JP2005033845A - 回転電機及びこの回転電機を用いた滑車装置 - Google Patents
回転電機及びこの回転電機を用いた滑車装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】複数のラジアルギャップ型のモータ部を有する回転電機において、その長期信頼性及び生産性を改善することを目的とするものである。
【解決手段】ロータとステータとの対向面が円筒形状をしたラジアルギャップ型のモータ１において、モータ１は径方向に配置されたＡモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ、Ｃモータ部１ｃを備え、各モータ部１ａ，１ｂ，１ｃのロータ５ａ，５ｂ，５ｃが、各モータ部１ａ，１ｂ，１ｃにおいて各ステータ６ａ，６ｂ，６ｃの内径側に配置される、いわゆるインナーロータ型とした。
【選択図】 図１
【解決手段】ロータとステータとの対向面が円筒形状をしたラジアルギャップ型のモータ１において、モータ１は径方向に配置されたＡモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ、Ｃモータ部１ｃを備え、各モータ部１ａ，１ｂ，１ｃのロータ５ａ，５ｂ，５ｃが、各モータ部１ａ，１ｂ，１ｃにおいて各ステータ６ａ，６ｂ，６ｃの内径側に配置される、いわゆるインナーロータ型とした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エレベータ巻上機装置の電動機等に用いられる回転電機及びこの回転電機を用いた滑車装置に関し、詳細には、ツインまたはトリプルドライブモータ部のように複数のドライブモータ部を有する回転電機の信頼性及び生産性の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なエレベータ巻上機装置の電動機等に用いられるラジアルギャップ型のモータにおいて、軸方向寸法を小さくするために、多極で構成する場合がある。この場合、モータの軸方向厚さが小さくなるため、径方向寸法の設計自由度が向上する。
【０００３】
モータのトルクを大きくするためには、ステータとロータとの空隙部の周方向寸法を長くするために、ステータ及びロータの径方向寸法を大きく設定する。その結果、モータの内径側に無駄な空間が生じるという問題があった。
【０００４】
この問題を解決し、モータの内部空間を有効に利用するために、モータの内径側にも、さらにモータを配置したツインドライブ構成のモータが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このツインドライブ構成のモータは、外径側のモータ部ではフレームの内部壁面に保持されたステータの内径側に、ヨークに磁石が保持されたロータが配設され、内径側のモータ部ではフレームの外部壁面に保持されたステータの外径側に、ヨークに磁石が保持されたロータが配設されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３６９４６７号公報（第３−４頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のツインドライブ構成のモータでは、外径側のモータ部のステータはフレームに焼きバメ等の手段で保持することができるが、内径側のモータ部のステータはフレームに樹脂モールド等の焼きバメとは違う手段で保持する必要がある。
【０００８】
また、内径側のモータ部のロータでは、ヨークが遠心力に対する磁石の保持機能を有するが、内径側のモータ部のロータでは、ヨークが遠心力に対する磁石の保持機能を持たないので、磁石を保持する保持リングを別体で設ける等の対策が必要である。
【０００９】
上記のように、外径側のモータ部と内径側のモータ部とで、ステータの保持機構及びロータにおける磁石の保持機構が異なるために、生産性が悪いという問題がある。
【００１０】
また、外径側のモータ部のステータと内径側のモータ部のステータとでは、スロット部の形状・寸法等が異なるので、巻線機の構成を変える必要があるという点でも生産性が悪いという問題がある。
【００１１】
また、樹脂モールドによってステータをフレームに保持した場合には、十分な強度を確保できない場合があるほか、長期信頼性にも課題を残すという問題がある。
【００１２】
本発明は上記のような問題を解決するものであり、複数のドライブモータ部を有するラジアルギャップ型の回転電機において、その長期信頼性及び生産性を改善することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回転電機は、円筒形状の固定子と円筒形状の回転子との組からなるモータ部が径方向に複数組設けられ、上記固定子は、フレームに保持され、径方向に突出したティースと上記ティース間のスロットとを有し、上記回転子は磁極部が形成された回転電機であり、
上記モータ部各組の上記回転子が上記固定子の径方向内側に配置されているものである。
【００１４】
また、円筒形状の固定子と円筒形状の回転子との組からなるモータ部が径方向に複数組設けられ、上記固定子は、フレームに保持され、径方向に突出したティースと上記ティース間のスロットとを有し、上記回転子は磁極部が形成された回転電機であり、
上記モータ部各組の上記回転子が上記固定子の径方向外側に配置されているものである。
【００１５】
本発明に係る滑車駆動装置は、上記本発明に係る回転電機における回転子に滑車を接続したものである。
【００１６】
本発明に係るエレベータ巻上機装置は、上記本発明の回転電機をエレベータ巻上機用電動機に用いたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は、円筒状の固定子（ステータ）と回転子（ロータ）とが対をなすモータ部を径方向に複数個有するラジアルギャップ型の回転電機に関するものであり、以下の実施の形態ではモータ部を３個有する場合について説明するが、モータ部を２個あるいは４個以上有する回転電機にも適用できるものである。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明における回転電機の実施の形態１を示す断面図である。同図に示したように、本実施の形態の回転電機は、３つのラジアルギャップ型モータ部、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ、Ｃモータ部１ｃからなるモータ部１と、３つのインバータ部、Ａインバータ２ａ、Ｂインバータ２ｂ及びＣインバータ２ｃからなる駆動部２とで構成されている。
【００１８】
Ａモータ部１ａは、ロータ５ａ及びステータ６ａ、Ｂモータ部１ｂはロータ５ｂ及びステータ６ｂ、Ｃモータ部１ｃはロータ５ｃ及びステータ６ｃの組からなる。
【００１９】
ロータ５ａには円筒状のロータヨーク部１１ａに保持された永久磁石７ａが、ロータ５ｂには円筒状のロータヨーク部１１ｂに保持された永久磁石７ｂが、ロータ５ｃには円筒状のロータヨーク部１１ｃに保持された永久磁石７ｃが設けられ、各ロータヨーク部１１ａ、１１ｂ、１１ｃはリブ８で一体になり、リブ８は回転軸９に接続され、回転軸９が回転することによってロータ５ａ、５ｂ、５ｃが回転する。永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃは各ロータヨーク部１１ａ、１１ｂ、１１ｃに接着剤等の手段で固定されている。
【００２０】
ステータ６ａは円筒状のフレーム１０ａに、ステータ６ｂは円筒状のフレーム１０ｂに、ステータ６ｃはフレーム１０ｃに保持され、フレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃはリブ８によって一体になっている。ステータ６ａ、６ｂ、６ｃは各フレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃに嵌合により固定されている。
【００２１】
３つのモータ部、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ及びＣモータ部１ｃのロータ５ａ、５ｂ、５ｃはすべて、各ステータ６ａ、６ｂ、６ｃの内側に配置され、３つのモータ部は、いわゆるインナーロータ型のモータ構成となっている。
【００２２】
このように、全てのモータ部をインナーロータ型で構成したので、ロータ側における永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃの固定方法及びステータ６ａ、６ｂ、６ｃの固定方法を統一することができ、生産性が向上する。
【００２３】
図２は、図１のＡ−Ａ断面を示す断面図であり、一部切り欠いて示している。同図において、最外周のＡモータ部１ａの回転磁極数（永久磁石の数、以下、極数という）が８０、ステータ６ａのスロット（ティース）数が９０であり、中央のＢモータ部１ｂの極数が６４、スロット数が７２であり、最内周のＣモータ部１ｃの極数が４８、スロット数が５４である。すなわち、極数とスロット数の比は、３つのモータ部のいずれも８：９である。
【００２４】
各モータ部での巻線パターンは一般に、極数とスロット数の比に依存して異なるが、本実施の形態では３つのモータ部の極数とスロット数の比が同じであるので巻線パターンを同じにすることができる。例えば、隣り合う３つのティースに同相のコイルが巻回される。すなわち、空隙側からみて、右回りに巻回される場合を＋、左回りに巻回される場合を−で表記することにすると、３つの隣り合うティースに、順に、Ｕ相、−Ｕ相、Ｕ相を巻回し、その隣りの３つのティースに、順に、Ｖ相、−Ｖ相、Ｖ相を巻回し、さらにその隣りの３つのティースに、Ｗ相、−Ｗ相、Ｗ相を巻回する。この９ティースの巻回パターンを周期的に繰り返して各相の巻線が配置される。隣り合う３つのティースに巻回された同相のコイルは直列に接続される。
【００２５】
各モータ部の極数の比及びスロット数の比は、Ａモータ部１ａ：Ｂモータ部１ｂ：Ｃモータ部１ｃ＝５：４：３となっている。３つのモータ部のロータは同一の回転軸９に接続されているので、同一の回転速度で回転するが、その時の駆動周波数（基本周波数）も、Ａモータ部１ａ：Ｂモータ部１ｂ：Ｃモータ部１ｃ＝５：４：３となる。この時、モータで一般に顕著に発生するトルクリップル成分である１ｆ成分（基本波成分の１倍の周波数で脈動する成分）、２ｆ成分（基本波成分の２倍の周波数で脈動する成分）、６ｆ成分（基本波成分の６倍の周波数で脈動する成分）は、例えば、ロータが１秒あたり１回転するとき、
Ａモータ部１ａでは、１ｆ＝４０Ｈｚ，２ｆ＝８０Ｈｚ，６ｆ＝２４０Ｈｚ
Ｂモータ部１ｂでは、１ｆ＝３２Ｈｚ，２ｆ＝６４Ｈｚ，６ｆ＝１９２Ｈｚ
Ｃモータ部１ｃでは、１ｆ＝２４Ｈｚ，２ｆ＝４８Ｈｚ，６ｆ＝１４４Ｈｚ
となり、これらは全て一致することがないという条件を満たすので、リップルが相乗されることがなく、トルクリップルを低減することができる。
上記条件が満たされなくなるのは、任意の２つのモータ部における極数の比が１倍、２倍、３倍等の関係になった場合である。
【００２６】
図３は、図２のおよそ９スロット分を取り出して拡大した断面図である。同図に示したように、ステータコア６ａ、６ｂ、６ｃは、各ティース１３が関節部を中心に自由に開閉できる関節型連結の分割コアで構成されているので、巻線をティース１３に巻回するときには、ステータコア６ａ、６ｂ、６ｃを直線状あるいは逆方向に反らせてスロット１４を広げることができ、巻線作業が容易になるほか、コイルの占積率を高めることができる。
【００２７】
極数とスロット数の比は８：９であり、８極すなわち９スロット分が最小単位となる。本実施の形態では、９スロット分を１つのブロックとし、複数のブロックを巻線後に溶接することによって周方向に結合して円筒状のステータコア６ａ、６ｂ、６ｃを構成している。Ａモータ部１ａでは１０個のブロックを接合し、Ｂモータ部１ｂでは８個のブロックを接合し、Ｃモータ部では６個のブロックを接合している。溶接によって円筒状にしたステータコア６ａ、６ｂ、６ｃを、各フレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃに焼きバメ等の手段を用いて固定することにより、モータのステータを構成する。
【００２８】
図１に示した各モータ部のステータ内径Ｒ＿Ａ、Ｒ＿Ｂ、Ｒ＿Ｃは、例えば、５００ｍｍ、４００ｍｍ、３００ｍｍのようにＲ＿ＡとＲ＿ＢとＲ＿Ｃの比を５：４：３になるようにしている。
【００２９】
このように、極数の比及びスロット数の比に合わせたステータ内径比にすることにより、図３に示したように、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ、Ｃモータ部１ｃで、１つのブロックの寸法がほぼ等しくなり、また、各ティース１３の周方向間隔（スロットピッチ）及び各磁極の周方向間隔（極ピッチ）が等しくなる。その結果、ステータコア６ａ、６ｂ、６ｃにおいては、ティース１３のピッチが等しくなり、また、発生トルクの密度もほぼ同一とすることができるので、ティース１３の幅もほぼ等しくすることができ、巻線設備をＡモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ、Ｃモータ部１ｃで共用することができる。
【００３０】
また、ロータ５ａ、５ｂ、５ｃにおいては、永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃの幅を等しくすることができるので、磁石固定治具等を共用することができ、また、永久磁石の底面や上面の形状を共通なものとすることができる場合には、同一形状の永久磁石を使用することができ、さらに製造設備の共用を図ることができる。
【００３１】
なお、上記Ｒ＿ＡとＲ＿ＢとＲ＿Ｃの比は厳密に上記整数比５：４：３である必要はない。また、例えば、ロータ５ａ、５ｂ、５ｃの外径比あるいは空隙中心までの径を上記整数比としてもよい。
【００３２】
以上のように、径方向に３つのモータ部を並べて配置したので、薄型で大きなトルクを発生することができる回転電機を得ることができる。
【００３３】
また、３つのモータ部を全てインナーロータ型で構成しているので、全てのモータ部のステータコアを、その外周にあるフレームに焼きバメ等の手段で保持でき、生産設備を３つのモータ部で共用することができる。
【００３４】
また、３つのモータ部の極数の比あるいはスロット数の比を、５：４：３のように、簡単な整数比とし、ステータコア内径の比を上記整数比と略一致させたので、ティース幅、スロットピッチ、極ピッチ等を３つのモータ部でほぼ等しくすることができ、３つのモータ部の製造において、巻線設備、磁石固定設備を共用することができ、また、磁石の共通化を図ることができる。
【００３５】
また、各モータ部のステータコアは、９スロットずつのブロックのように、ブロックに分割されているので製造工程における取扱いが容易になり、また、全てのモータ部で各ブロックが同程度の大きさになっているので、取扱いがさらに容易になる。
【００３６】
また、３つのモータ部の極数の比が、５：４：３のように、簡単な整数比であり、任意の２つのモータ部の極数の比が整数倍の関係になく、トルクリップルで顕著に発生する周波数が一致することがないので、リップルを低減することができる。
【００３７】
また、ステータコアは集中巻で構成しているので、巻線自動化が容易であり、軸方向寸法も小さくすることができる。
【００３８】
また、ステータコアに、各ティースを巻線する時にスロットを展開できる関節型連結の分割コアを用いているので、巻線作業が容易になり、また、コイルの占積率を高めることができる。
【００３９】
実施の形態２．
図４は、本発明における実施の形態２の回転電機を示す断面図であり、図５は、図４におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。同図において、図１と同一符号は同一部分または相当部分を示す。
【００４０】
本実施の形態においては、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ及びＣモータ部１ｃを、ロータ５ａ、５ｂ、５ｃがステータコア６ａ、６ｂ、６ｃの外周側に配置された、いわゆるアウターロータ型としている。この結果、ロータ５ａ、５ｂ、５ｃにおいて、永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃはヨーク１１ａ、１１ｂ、１１ｃの内周に配置されるので、永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃに加わる遠心力をヨーク１１ａ、１１ｂ、１１ｃで受けることができ、遠心力を考慮した永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃの保持機構を必要としないので、永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃをヨーク１１ａ、１１ｂ、１１ｃに容易に保持することができる。
【００４１】
また、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ及びＣモータ部１ｃのステータコア６ａ、６ｂ、６ｃは、すべて、各フレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃの外周側にあるので、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ及びＣモータ部１ｃの製造を同一の製造方法で行うことができる。
【００４２】
また、図５に示したように、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ及びＣモータ部１ｃにおける極数及びスロット数、あるいは寸法Ｒ＿Ａ、Ｒ＿Ｂ、Ｒ＿Ｃの関係は上記実施の形態１と同様にしているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４３】
実施の形態３．
図６は、本発明における実施の形態３のモータ部を示す断面図であり、回転軸の軸方向に垂直な断面を示している。同図において、図２と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００４４】
本実施の形態においては、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ及びＣモータ部１ｃのステータコアを、周方向に分割されていない一体のコア片を積層して構成している。
【００４５】
コア片を周方向に分割されていない一体形とすることによって、ステータコアの剛性が増すので、フレームを薄型化することができる。
【００４６】
また、ステータコアの変形に起因する騒音や振動、トルクリップルを低減することができる。
【００４７】
また、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ、Ｃモータ部１ｃにおける極数及びスロット数、あるいは寸法Ｒ＿Ａ、Ｒ＿Ｂ、Ｒ＿Ｃの関係は上記実施の形態１と同様にしているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４８】
実施の形態４．
上記実施の形態１ないし３では、Ａモータ部１ａの極数を８０、Ｂモータ部１ｂの極数を６４、Ｃモータ部１ｃの極数を４８とした。すなわち、Ａモータ部１ａの極数とＢモータ部１ｂの極数とＣモータ部１ｃの極数の比を５：４：３としたが、これに限られるものではない。
【００４９】
図７は、本発明における実施の形態４のモータ部を示す断面図であり、回転軸の軸方向に垂直な断面を示している。同図において、図２と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００５０】
本実施の形態においては、Ａモータ部１ａの極数を８０、Ｂモータ部１ｂの極数を６０、Ｃモータ部１ｃの極数を３６としている。スロット数については、上記実施の形態１と同様であり、Ａモータ部１ａのスロット数を９０、Ｂモータ部１ｂのスロット数を７２、Ｃモータ部１ｃのスロット数を５４としている。各モータ部において極数とスロット数の比が異なっており、Ａモータ部１ａの極数とスロット数の比を８：９、Ｂモータ部１ｂの極数とスロット数の比を５：６、Ｃモータ部１ｃの極数とスロット数の比を２：３としている。
【００５１】
各モータ部における巻線パターンは、極数とスロット数の比に依存して異なるパターンになる。
【００５２】
Ａモータ部１ａでは極数とスロット数の比が８：９であるので、実施の形態１と同様、３つの隣り合うティースに、順に、Ｕ相、−Ｕ相、Ｕ相を巻回し、その隣りの３つのティースに、順に、Ｖ相、−Ｖ相、Ｖ相を巻回し、さらにその隣りの３つのティースに、Ｗ相、−Ｗ相、Ｗ相を巻回する。この９ティースの巻回パターンを周期的に繰り返して各相の巻線が配置される。隣り合う３つのティースに巻回された同相のコイルは直列に接続される。
【００５３】
Ｂモータ部１ｂでは極数とスロット数の比が５：６であるので、隣り合う２つのティースに同相を巻回する。すなわち、１２個のティースに、順次、Ｕ相、−Ｕ相、−Ｗ相、Ｗ相、Ｖ相、−Ｖ相、−Ｕ相、Ｕ相、Ｗ相、−Ｗ相、−Ｖ相、Ｖ相を巻回し、この１２個のティースを単位として周期的に各相が配置される。隣り合う同相は直列接続される。
【００５４】
Ｃモータ部１ｃでは極数とスロット数の比が２：３であるので、順次、隣りのティースに異なる相を巻回する。すなわち、隣り合う３個のティースに、順次、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を巻回し、この３個のティースを単位として周期的に各相が配置される。
【００５５】
以上のように、各モータ部間において、極数とスロット数の比を異なるものとすることによって、極数の設計自由度が向上する。その結果、本実施の形態においては、Ｃモータ１ｃの駆動周波数を小さく抑えることができるので、駆動部のインバータ容量を小さくすることができ、コスト低減を図ることができる。また、トルクリップルあるいは電磁力の周波数をも同時に変更できるので、場合によってはトルクリップルや騒音を低減することができる。
【００５６】
実施の形態５．
図８は、本発明における実施の形態５のモータ部を示す断面図であり、回転軸の軸方向に垂直な断面を示している。同図において、図２と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００５７】
本実施の形態は、上記実施の形態４と同様、３つのモータ部間において、極数とスロット数の比を異なるようにしているが、本実施の形態では、内径側のモータ部ほど、極数とスロット数の比をより大きくし、その結果、すべてのモータ部の極数が同一になっている。
【００５８】
具体的には、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ及びＣモータ部１ｃの極数を６０、Ａモータ部１ａのスロット数を９０、Ｂモータ部１ｂのスロット数を７２、Ｃモータ部１ｃのスロット数を５４としている。すなわち、各モータ部において極数とスロット数の比が異なっており、極数とスロット数の比が、Ａモータ部１ａでは２：３、Ｂモータ部１ｂでは５：６、Ｃモータ部１ｃでは１０：９としている。
【００５９】
各モータ部における巻線パターンは、極数とスロット数の比に依存して異なるパターンになる。Ａモータ部１ａは極数とスロット数の比が２：３であるので、隣り合う３個のティースに、順次、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を巻回し、この３個のティースを単位として周期的に各相が配置される。
【００６０】
Ｂモータ部１ｂは極数とスロット数の比が５：６であるので、１２個のティースに、順次、Ｕ相、−Ｕ相、−Ｗ相、Ｗ相、Ｖ相、−Ｖ相、−Ｕ相、Ｕ相、Ｗ相、−Ｗ相、−Ｖ相、Ｖ相を巻回し、この１２個のティースを単位として周期的に各相が配置される。隣り合う同相は直列接続される。
【００６１】
Ｃモータ部１ｃは極数とスロット数の比が１０：９であるので、３つの隣り合うティースに、順に、Ｕ相、−Ｕ相、Ｕ相を巻回し、その隣りの３つのティースに、順に、Ｗ相、−Ｗ相、Ｗ相を巻回し、さらにその隣りの３つのティースに、Ｖ相、−Ｖ相、Ｖ相を巻回する。この９ティースの巻回パターンを周期的に繰り返して各相の巻線が配置される。隣り合う３つのティースに巻回された同相のコイルは直列に接続される。
【００６２】
この場合、各モータ部の駆動周波数を等しくすることができ、駆動制御部の構築を容易にすることができる。この時、モータで一般に顕著に発生するトルクリップル成分である１ｆ成分（基本波成分の１倍の周波数で脈動する成分）、２ｆ成分（基本波成分の２倍の周波数で脈動する成分）、６ｆ成分（基本波成分の６倍の周波数で脈動する成分）は、例えば、ロータが１秒あたり１回転するとき、
Ａモータ部１ａでは、１ｆ＝３０Ｈｚ，２ｆ＝６０Ｈｚ，６ｆ＝１８０Ｈｚ
Ｂモータ部１ｂでは、１ｆ＝３０Ｈｚ，２ｆ＝６０Ｈｚ，６ｆ＝１８０Ｈｚ
Ｃモータ部１ｃでは、１ｆ＝３０Ｈｚ，２ｆ＝６０Ｈｚ，６ｆ＝１８０Ｈｚ
となり、各モータ部で全て等しくなる。このとき、３つのモータ部で発生するトルクリップルの位相が一致せず、かつ、３つのモータ部で発生するトルクリップルの総和が最小になるように、３つのモータ部の周方向位置を決めることによって、トルクリップルの小さな回転電機が得られる。
【００６３】
実施の形態６．
図９は、実施の形態６のモータを示す断面図であり、図１と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００６４】
本実施の形態は、上記実施の形態５と同様、３つのモータ部の極数を同一にしている。
【００６５】
この場合、各モータ部の駆動周波数が等しいので、単一のインバータ部２ａからなる駆動部２で３つのモータ部を駆動することができる。各モータ部の周方向における位置関係は、各モータ部で同一位相の電流（例えば、三相交流波形においてＵ相電流が最大の瞬間）を通電したときに発生するトルクが、全てのモータ部で最大になるようにしている。このとき、例えば、各モータ部の同相の巻線を全て直列に接続することによって、同一の電流で３つのモータ部を駆動することができる。
【００６６】
以上の構成によって、駆動制御部２の構成を簡略化することができ、コスト低減あるいは駆動制御部２の省スペース化を図ることができる。
【００６７】
なお、上記実施の形態１ないし６の回転電機をエレベータの巻き上げ装置の電動機に用いることにより、コギングトルクあるいはトルクリップルを低減した高性能なエレベータ巻上機装置が得られ乗りごごちのよいエレベータが得られる。
【００６８】
また、巻き上げ機の綱車を各モータ部のロータと一体に構成することによって、接続用の部品が不要となり、より薄型の巻上機が得られる。
【００６９】
実施の形態７．
図１０は、実施の形態７における滑車駆動装置を示す断面図であり、図１と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００７０】
本実施の形態は、上記実施の形態１ないし６に示したような本発明の回転電機を滑車駆動装置に適用したものである。
【００７１】
すなわち、回転軸９に滑車１５を同軸で結合しており、モータ１の回転によって滑車１５を駆動する。例えば、滑車１５にロープをかけ、このロープに直接あるいは別の滑車を介して図示していないかごを接続することによって、エレベータの駆動装置として用いることができる。
【００７２】
各モータ部のロータ５ａ、５ｂ、５ｃと滑車１５とは一体に構成しているので、接続用の部品を必要とせず、より薄型の滑車駆動装置が得られる。
【００７３】
なお、以上の説明では回転界磁型（電機子が固定子）の場合について説明したが、これに限られるものではなく、回転電機子型（電機子が回転子）でも、本発明は適用可能である。
【００７４】
また、極数とスロット数の組合せや固定子内径の寸法あるいは寸法比は数例のみについて示したが、これらに限られるものでないことはいうまでもないことである。
【００７５】
【発明の効果】
本発明に係る回転電機によれば、円筒形状の固定子と円筒形状の回転子との組からなるモータ部が径方向に複数組設けられ、上記固定子は、フレームに保持され、径方向に突出したティースと上記ティース間のスロットとを有し、上記回転子は磁極部が形成された回転電機であり、
上記モータ部各組の上記回転子が上記固定子の径方向内側に配置されているものであるので、全てのモータ部の固定子を、その外周にあるフレームに焼きバメ等の手段で保持でき、生産設備を各モータ部で共用することができる。
【００７６】
また、円筒形状の固定子と円筒形状の回転子との組からなるモータ部が径方向に複数組設けられ、上記固定子は、フレームに保持され、径方向に突出したティースと上記ティース間のスロットとを有し、上記回転子は磁極部が形成された回転電機であり、
上記モータ部各組の上記回転子が上記固定子の径方向外側に配置されているものであるので、回転子における磁極部の保持に対し遠心力を考慮した保持を必要としないので、磁極部の保持が容易になる。
【００７７】
本発明に係る滑車駆動装置によれば、上記本発明に係る回転電機における回転子に滑車を接続したものであるので、コギングトルクあるいはトルクリップルを低減した高性能な滑車駆動装置が得られる。
【００７８】
本発明に係るエレベータ巻上機装置によれば、上記本発明の回転電機をエレベータ巻上機用電動機に用いたものであるので、コギングトルクあるいはトルクリップルを低減した高性能なエレベータ巻上機装置が得られ、エレベータの乗りごごちがよくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施の形態１の回転電機を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図３】図２のおよそ９スロット分を取り出して拡大した断面図である。
【図４】本発明における実施の形態２の回転電機を示す断面図である。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図６】本発明における実施の形態３のモータ部を示す断面図である。
【図７】本発明における実施の形態４のモータ部を示す断面図である。
【図８】本発明における実施の形態５のモータ部を示す断面図である。
【図９】本発明における実施の形態６の回転電機を示す断面図である。
【図１０】本発明における実施の形態７の滑車駆動装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ モータ、１ａ Ａモータ部、１ｂ Ｂモータ部、１ｃ Ｃモータ部、
２ 駆動部、２ａ Ａインバータ、２ｂ Ｂインバータ、２ｃ Ｃインバータ、
３ 回転位置検出器、４ ブレーキ、５ａ，５ｂ，５ｃ ロータ、
６ａ，６ｂ，６ｃ ステータ、７ａ，７ｂ，７ｃ 永久磁石、８ リブ、
９ 回転軸、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ フレーム、
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ ロータヨーク部、１２ ベアリング、
１３ ティース、１４ スロット、１５ 滑車。
【発明の属する技術分野】
この発明は、エレベータ巻上機装置の電動機等に用いられる回転電機及びこの回転電機を用いた滑車装置に関し、詳細には、ツインまたはトリプルドライブモータ部のように複数のドライブモータ部を有する回転電機の信頼性及び生産性の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なエレベータ巻上機装置の電動機等に用いられるラジアルギャップ型のモータにおいて、軸方向寸法を小さくするために、多極で構成する場合がある。この場合、モータの軸方向厚さが小さくなるため、径方向寸法の設計自由度が向上する。
【０００３】
モータのトルクを大きくするためには、ステータとロータとの空隙部の周方向寸法を長くするために、ステータ及びロータの径方向寸法を大きく設定する。その結果、モータの内径側に無駄な空間が生じるという問題があった。
【０００４】
この問題を解決し、モータの内部空間を有効に利用するために、モータの内径側にも、さらにモータを配置したツインドライブ構成のモータが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このツインドライブ構成のモータは、外径側のモータ部ではフレームの内部壁面に保持されたステータの内径側に、ヨークに磁石が保持されたロータが配設され、内径側のモータ部ではフレームの外部壁面に保持されたステータの外径側に、ヨークに磁石が保持されたロータが配設されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３６９４６７号公報（第３−４頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のツインドライブ構成のモータでは、外径側のモータ部のステータはフレームに焼きバメ等の手段で保持することができるが、内径側のモータ部のステータはフレームに樹脂モールド等の焼きバメとは違う手段で保持する必要がある。
【０００８】
また、内径側のモータ部のロータでは、ヨークが遠心力に対する磁石の保持機能を有するが、内径側のモータ部のロータでは、ヨークが遠心力に対する磁石の保持機能を持たないので、磁石を保持する保持リングを別体で設ける等の対策が必要である。
【０００９】
上記のように、外径側のモータ部と内径側のモータ部とで、ステータの保持機構及びロータにおける磁石の保持機構が異なるために、生産性が悪いという問題がある。
【００１０】
また、外径側のモータ部のステータと内径側のモータ部のステータとでは、スロット部の形状・寸法等が異なるので、巻線機の構成を変える必要があるという点でも生産性が悪いという問題がある。
【００１１】
また、樹脂モールドによってステータをフレームに保持した場合には、十分な強度を確保できない場合があるほか、長期信頼性にも課題を残すという問題がある。
【００１２】
本発明は上記のような問題を解決するものであり、複数のドライブモータ部を有するラジアルギャップ型の回転電機において、その長期信頼性及び生産性を改善することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る回転電機は、円筒形状の固定子と円筒形状の回転子との組からなるモータ部が径方向に複数組設けられ、上記固定子は、フレームに保持され、径方向に突出したティースと上記ティース間のスロットとを有し、上記回転子は磁極部が形成された回転電機であり、
上記モータ部各組の上記回転子が上記固定子の径方向内側に配置されているものである。
【００１４】
また、円筒形状の固定子と円筒形状の回転子との組からなるモータ部が径方向に複数組設けられ、上記固定子は、フレームに保持され、径方向に突出したティースと上記ティース間のスロットとを有し、上記回転子は磁極部が形成された回転電機であり、
上記モータ部各組の上記回転子が上記固定子の径方向外側に配置されているものである。
【００１５】
本発明に係る滑車駆動装置は、上記本発明に係る回転電機における回転子に滑車を接続したものである。
【００１６】
本発明に係るエレベータ巻上機装置は、上記本発明の回転電機をエレベータ巻上機用電動機に用いたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は、円筒状の固定子（ステータ）と回転子（ロータ）とが対をなすモータ部を径方向に複数個有するラジアルギャップ型の回転電機に関するものであり、以下の実施の形態ではモータ部を３個有する場合について説明するが、モータ部を２個あるいは４個以上有する回転電機にも適用できるものである。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明における回転電機の実施の形態１を示す断面図である。同図に示したように、本実施の形態の回転電機は、３つのラジアルギャップ型モータ部、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ、Ｃモータ部１ｃからなるモータ部１と、３つのインバータ部、Ａインバータ２ａ、Ｂインバータ２ｂ及びＣインバータ２ｃからなる駆動部２とで構成されている。
【００１８】
Ａモータ部１ａは、ロータ５ａ及びステータ６ａ、Ｂモータ部１ｂはロータ５ｂ及びステータ６ｂ、Ｃモータ部１ｃはロータ５ｃ及びステータ６ｃの組からなる。
【００１９】
ロータ５ａには円筒状のロータヨーク部１１ａに保持された永久磁石７ａが、ロータ５ｂには円筒状のロータヨーク部１１ｂに保持された永久磁石７ｂが、ロータ５ｃには円筒状のロータヨーク部１１ｃに保持された永久磁石７ｃが設けられ、各ロータヨーク部１１ａ、１１ｂ、１１ｃはリブ８で一体になり、リブ８は回転軸９に接続され、回転軸９が回転することによってロータ５ａ、５ｂ、５ｃが回転する。永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃは各ロータヨーク部１１ａ、１１ｂ、１１ｃに接着剤等の手段で固定されている。
【００２０】
ステータ６ａは円筒状のフレーム１０ａに、ステータ６ｂは円筒状のフレーム１０ｂに、ステータ６ｃはフレーム１０ｃに保持され、フレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃはリブ８によって一体になっている。ステータ６ａ、６ｂ、６ｃは各フレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃに嵌合により固定されている。
【００２１】
３つのモータ部、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ及びＣモータ部１ｃのロータ５ａ、５ｂ、５ｃはすべて、各ステータ６ａ、６ｂ、６ｃの内側に配置され、３つのモータ部は、いわゆるインナーロータ型のモータ構成となっている。
【００２２】
このように、全てのモータ部をインナーロータ型で構成したので、ロータ側における永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃの固定方法及びステータ６ａ、６ｂ、６ｃの固定方法を統一することができ、生産性が向上する。
【００２３】
図２は、図１のＡ−Ａ断面を示す断面図であり、一部切り欠いて示している。同図において、最外周のＡモータ部１ａの回転磁極数（永久磁石の数、以下、極数という）が８０、ステータ６ａのスロット（ティース）数が９０であり、中央のＢモータ部１ｂの極数が６４、スロット数が７２であり、最内周のＣモータ部１ｃの極数が４８、スロット数が５４である。すなわち、極数とスロット数の比は、３つのモータ部のいずれも８：９である。
【００２４】
各モータ部での巻線パターンは一般に、極数とスロット数の比に依存して異なるが、本実施の形態では３つのモータ部の極数とスロット数の比が同じであるので巻線パターンを同じにすることができる。例えば、隣り合う３つのティースに同相のコイルが巻回される。すなわち、空隙側からみて、右回りに巻回される場合を＋、左回りに巻回される場合を−で表記することにすると、３つの隣り合うティースに、順に、Ｕ相、−Ｕ相、Ｕ相を巻回し、その隣りの３つのティースに、順に、Ｖ相、−Ｖ相、Ｖ相を巻回し、さらにその隣りの３つのティースに、Ｗ相、−Ｗ相、Ｗ相を巻回する。この９ティースの巻回パターンを周期的に繰り返して各相の巻線が配置される。隣り合う３つのティースに巻回された同相のコイルは直列に接続される。
【００２５】
各モータ部の極数の比及びスロット数の比は、Ａモータ部１ａ：Ｂモータ部１ｂ：Ｃモータ部１ｃ＝５：４：３となっている。３つのモータ部のロータは同一の回転軸９に接続されているので、同一の回転速度で回転するが、その時の駆動周波数（基本周波数）も、Ａモータ部１ａ：Ｂモータ部１ｂ：Ｃモータ部１ｃ＝５：４：３となる。この時、モータで一般に顕著に発生するトルクリップル成分である１ｆ成分（基本波成分の１倍の周波数で脈動する成分）、２ｆ成分（基本波成分の２倍の周波数で脈動する成分）、６ｆ成分（基本波成分の６倍の周波数で脈動する成分）は、例えば、ロータが１秒あたり１回転するとき、
Ａモータ部１ａでは、１ｆ＝４０Ｈｚ，２ｆ＝８０Ｈｚ，６ｆ＝２４０Ｈｚ
Ｂモータ部１ｂでは、１ｆ＝３２Ｈｚ，２ｆ＝６４Ｈｚ，６ｆ＝１９２Ｈｚ
Ｃモータ部１ｃでは、１ｆ＝２４Ｈｚ，２ｆ＝４８Ｈｚ，６ｆ＝１４４Ｈｚ
となり、これらは全て一致することがないという条件を満たすので、リップルが相乗されることがなく、トルクリップルを低減することができる。
上記条件が満たされなくなるのは、任意の２つのモータ部における極数の比が１倍、２倍、３倍等の関係になった場合である。
【００２６】
図３は、図２のおよそ９スロット分を取り出して拡大した断面図である。同図に示したように、ステータコア６ａ、６ｂ、６ｃは、各ティース１３が関節部を中心に自由に開閉できる関節型連結の分割コアで構成されているので、巻線をティース１３に巻回するときには、ステータコア６ａ、６ｂ、６ｃを直線状あるいは逆方向に反らせてスロット１４を広げることができ、巻線作業が容易になるほか、コイルの占積率を高めることができる。
【００２７】
極数とスロット数の比は８：９であり、８極すなわち９スロット分が最小単位となる。本実施の形態では、９スロット分を１つのブロックとし、複数のブロックを巻線後に溶接することによって周方向に結合して円筒状のステータコア６ａ、６ｂ、６ｃを構成している。Ａモータ部１ａでは１０個のブロックを接合し、Ｂモータ部１ｂでは８個のブロックを接合し、Ｃモータ部では６個のブロックを接合している。溶接によって円筒状にしたステータコア６ａ、６ｂ、６ｃを、各フレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃに焼きバメ等の手段を用いて固定することにより、モータのステータを構成する。
【００２８】
図１に示した各モータ部のステータ内径Ｒ＿Ａ、Ｒ＿Ｂ、Ｒ＿Ｃは、例えば、５００ｍｍ、４００ｍｍ、３００ｍｍのようにＲ＿ＡとＲ＿ＢとＲ＿Ｃの比を５：４：３になるようにしている。
【００２９】
このように、極数の比及びスロット数の比に合わせたステータ内径比にすることにより、図３に示したように、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ、Ｃモータ部１ｃで、１つのブロックの寸法がほぼ等しくなり、また、各ティース１３の周方向間隔（スロットピッチ）及び各磁極の周方向間隔（極ピッチ）が等しくなる。その結果、ステータコア６ａ、６ｂ、６ｃにおいては、ティース１３のピッチが等しくなり、また、発生トルクの密度もほぼ同一とすることができるので、ティース１３の幅もほぼ等しくすることができ、巻線設備をＡモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ、Ｃモータ部１ｃで共用することができる。
【００３０】
また、ロータ５ａ、５ｂ、５ｃにおいては、永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃの幅を等しくすることができるので、磁石固定治具等を共用することができ、また、永久磁石の底面や上面の形状を共通なものとすることができる場合には、同一形状の永久磁石を使用することができ、さらに製造設備の共用を図ることができる。
【００３１】
なお、上記Ｒ＿ＡとＲ＿ＢとＲ＿Ｃの比は厳密に上記整数比５：４：３である必要はない。また、例えば、ロータ５ａ、５ｂ、５ｃの外径比あるいは空隙中心までの径を上記整数比としてもよい。
【００３２】
以上のように、径方向に３つのモータ部を並べて配置したので、薄型で大きなトルクを発生することができる回転電機を得ることができる。
【００３３】
また、３つのモータ部を全てインナーロータ型で構成しているので、全てのモータ部のステータコアを、その外周にあるフレームに焼きバメ等の手段で保持でき、生産設備を３つのモータ部で共用することができる。
【００３４】
また、３つのモータ部の極数の比あるいはスロット数の比を、５：４：３のように、簡単な整数比とし、ステータコア内径の比を上記整数比と略一致させたので、ティース幅、スロットピッチ、極ピッチ等を３つのモータ部でほぼ等しくすることができ、３つのモータ部の製造において、巻線設備、磁石固定設備を共用することができ、また、磁石の共通化を図ることができる。
【００３５】
また、各モータ部のステータコアは、９スロットずつのブロックのように、ブロックに分割されているので製造工程における取扱いが容易になり、また、全てのモータ部で各ブロックが同程度の大きさになっているので、取扱いがさらに容易になる。
【００３６】
また、３つのモータ部の極数の比が、５：４：３のように、簡単な整数比であり、任意の２つのモータ部の極数の比が整数倍の関係になく、トルクリップルで顕著に発生する周波数が一致することがないので、リップルを低減することができる。
【００３７】
また、ステータコアは集中巻で構成しているので、巻線自動化が容易であり、軸方向寸法も小さくすることができる。
【００３８】
また、ステータコアに、各ティースを巻線する時にスロットを展開できる関節型連結の分割コアを用いているので、巻線作業が容易になり、また、コイルの占積率を高めることができる。
【００３９】
実施の形態２．
図４は、本発明における実施の形態２の回転電機を示す断面図であり、図５は、図４におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。同図において、図１と同一符号は同一部分または相当部分を示す。
【００４０】
本実施の形態においては、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ及びＣモータ部１ｃを、ロータ５ａ、５ｂ、５ｃがステータコア６ａ、６ｂ、６ｃの外周側に配置された、いわゆるアウターロータ型としている。この結果、ロータ５ａ、５ｂ、５ｃにおいて、永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃはヨーク１１ａ、１１ｂ、１１ｃの内周に配置されるので、永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃに加わる遠心力をヨーク１１ａ、１１ｂ、１１ｃで受けることができ、遠心力を考慮した永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃの保持機構を必要としないので、永久磁石７ａ、７ｂ、７ｃをヨーク１１ａ、１１ｂ、１１ｃに容易に保持することができる。
【００４１】
また、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ及びＣモータ部１ｃのステータコア６ａ、６ｂ、６ｃは、すべて、各フレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃの外周側にあるので、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ及びＣモータ部１ｃの製造を同一の製造方法で行うことができる。
【００４２】
また、図５に示したように、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ及びＣモータ部１ｃにおける極数及びスロット数、あるいは寸法Ｒ＿Ａ、Ｒ＿Ｂ、Ｒ＿Ｃの関係は上記実施の形態１と同様にしているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４３】
実施の形態３．
図６は、本発明における実施の形態３のモータ部を示す断面図であり、回転軸の軸方向に垂直な断面を示している。同図において、図２と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００４４】
本実施の形態においては、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ及びＣモータ部１ｃのステータコアを、周方向に分割されていない一体のコア片を積層して構成している。
【００４５】
コア片を周方向に分割されていない一体形とすることによって、ステータコアの剛性が増すので、フレームを薄型化することができる。
【００４６】
また、ステータコアの変形に起因する騒音や振動、トルクリップルを低減することができる。
【００４７】
また、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ、Ｃモータ部１ｃにおける極数及びスロット数、あるいは寸法Ｒ＿Ａ、Ｒ＿Ｂ、Ｒ＿Ｃの関係は上記実施の形態１と同様にしているので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４８】
実施の形態４．
上記実施の形態１ないし３では、Ａモータ部１ａの極数を８０、Ｂモータ部１ｂの極数を６４、Ｃモータ部１ｃの極数を４８とした。すなわち、Ａモータ部１ａの極数とＢモータ部１ｂの極数とＣモータ部１ｃの極数の比を５：４：３としたが、これに限られるものではない。
【００４９】
図７は、本発明における実施の形態４のモータ部を示す断面図であり、回転軸の軸方向に垂直な断面を示している。同図において、図２と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００５０】
本実施の形態においては、Ａモータ部１ａの極数を８０、Ｂモータ部１ｂの極数を６０、Ｃモータ部１ｃの極数を３６としている。スロット数については、上記実施の形態１と同様であり、Ａモータ部１ａのスロット数を９０、Ｂモータ部１ｂのスロット数を７２、Ｃモータ部１ｃのスロット数を５４としている。各モータ部において極数とスロット数の比が異なっており、Ａモータ部１ａの極数とスロット数の比を８：９、Ｂモータ部１ｂの極数とスロット数の比を５：６、Ｃモータ部１ｃの極数とスロット数の比を２：３としている。
【００５１】
各モータ部における巻線パターンは、極数とスロット数の比に依存して異なるパターンになる。
【００５２】
Ａモータ部１ａでは極数とスロット数の比が８：９であるので、実施の形態１と同様、３つの隣り合うティースに、順に、Ｕ相、−Ｕ相、Ｕ相を巻回し、その隣りの３つのティースに、順に、Ｖ相、−Ｖ相、Ｖ相を巻回し、さらにその隣りの３つのティースに、Ｗ相、−Ｗ相、Ｗ相を巻回する。この９ティースの巻回パターンを周期的に繰り返して各相の巻線が配置される。隣り合う３つのティースに巻回された同相のコイルは直列に接続される。
【００５３】
Ｂモータ部１ｂでは極数とスロット数の比が５：６であるので、隣り合う２つのティースに同相を巻回する。すなわち、１２個のティースに、順次、Ｕ相、−Ｕ相、−Ｗ相、Ｗ相、Ｖ相、−Ｖ相、−Ｕ相、Ｕ相、Ｗ相、−Ｗ相、−Ｖ相、Ｖ相を巻回し、この１２個のティースを単位として周期的に各相が配置される。隣り合う同相は直列接続される。
【００５４】
Ｃモータ部１ｃでは極数とスロット数の比が２：３であるので、順次、隣りのティースに異なる相を巻回する。すなわち、隣り合う３個のティースに、順次、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を巻回し、この３個のティースを単位として周期的に各相が配置される。
【００５５】
以上のように、各モータ部間において、極数とスロット数の比を異なるものとすることによって、極数の設計自由度が向上する。その結果、本実施の形態においては、Ｃモータ１ｃの駆動周波数を小さく抑えることができるので、駆動部のインバータ容量を小さくすることができ、コスト低減を図ることができる。また、トルクリップルあるいは電磁力の周波数をも同時に変更できるので、場合によってはトルクリップルや騒音を低減することができる。
【００５６】
実施の形態５．
図８は、本発明における実施の形態５のモータ部を示す断面図であり、回転軸の軸方向に垂直な断面を示している。同図において、図２と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００５７】
本実施の形態は、上記実施の形態４と同様、３つのモータ部間において、極数とスロット数の比を異なるようにしているが、本実施の形態では、内径側のモータ部ほど、極数とスロット数の比をより大きくし、その結果、すべてのモータ部の極数が同一になっている。
【００５８】
具体的には、Ａモータ部１ａ、Ｂモータ部１ｂ及びＣモータ部１ｃの極数を６０、Ａモータ部１ａのスロット数を９０、Ｂモータ部１ｂのスロット数を７２、Ｃモータ部１ｃのスロット数を５４としている。すなわち、各モータ部において極数とスロット数の比が異なっており、極数とスロット数の比が、Ａモータ部１ａでは２：３、Ｂモータ部１ｂでは５：６、Ｃモータ部１ｃでは１０：９としている。
【００５９】
各モータ部における巻線パターンは、極数とスロット数の比に依存して異なるパターンになる。Ａモータ部１ａは極数とスロット数の比が２：３であるので、隣り合う３個のティースに、順次、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を巻回し、この３個のティースを単位として周期的に各相が配置される。
【００６０】
Ｂモータ部１ｂは極数とスロット数の比が５：６であるので、１２個のティースに、順次、Ｕ相、−Ｕ相、−Ｗ相、Ｗ相、Ｖ相、−Ｖ相、−Ｕ相、Ｕ相、Ｗ相、−Ｗ相、−Ｖ相、Ｖ相を巻回し、この１２個のティースを単位として周期的に各相が配置される。隣り合う同相は直列接続される。
【００６１】
Ｃモータ部１ｃは極数とスロット数の比が１０：９であるので、３つの隣り合うティースに、順に、Ｕ相、−Ｕ相、Ｕ相を巻回し、その隣りの３つのティースに、順に、Ｗ相、−Ｗ相、Ｗ相を巻回し、さらにその隣りの３つのティースに、Ｖ相、−Ｖ相、Ｖ相を巻回する。この９ティースの巻回パターンを周期的に繰り返して各相の巻線が配置される。隣り合う３つのティースに巻回された同相のコイルは直列に接続される。
【００６２】
この場合、各モータ部の駆動周波数を等しくすることができ、駆動制御部の構築を容易にすることができる。この時、モータで一般に顕著に発生するトルクリップル成分である１ｆ成分（基本波成分の１倍の周波数で脈動する成分）、２ｆ成分（基本波成分の２倍の周波数で脈動する成分）、６ｆ成分（基本波成分の６倍の周波数で脈動する成分）は、例えば、ロータが１秒あたり１回転するとき、
Ａモータ部１ａでは、１ｆ＝３０Ｈｚ，２ｆ＝６０Ｈｚ，６ｆ＝１８０Ｈｚ
Ｂモータ部１ｂでは、１ｆ＝３０Ｈｚ，２ｆ＝６０Ｈｚ，６ｆ＝１８０Ｈｚ
Ｃモータ部１ｃでは、１ｆ＝３０Ｈｚ，２ｆ＝６０Ｈｚ，６ｆ＝１８０Ｈｚ
となり、各モータ部で全て等しくなる。このとき、３つのモータ部で発生するトルクリップルの位相が一致せず、かつ、３つのモータ部で発生するトルクリップルの総和が最小になるように、３つのモータ部の周方向位置を決めることによって、トルクリップルの小さな回転電機が得られる。
【００６３】
実施の形態６．
図９は、実施の形態６のモータを示す断面図であり、図１と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００６４】
本実施の形態は、上記実施の形態５と同様、３つのモータ部の極数を同一にしている。
【００６５】
この場合、各モータ部の駆動周波数が等しいので、単一のインバータ部２ａからなる駆動部２で３つのモータ部を駆動することができる。各モータ部の周方向における位置関係は、各モータ部で同一位相の電流（例えば、三相交流波形においてＵ相電流が最大の瞬間）を通電したときに発生するトルクが、全てのモータ部で最大になるようにしている。このとき、例えば、各モータ部の同相の巻線を全て直列に接続することによって、同一の電流で３つのモータ部を駆動することができる。
【００６６】
以上の構成によって、駆動制御部２の構成を簡略化することができ、コスト低減あるいは駆動制御部２の省スペース化を図ることができる。
【００６７】
なお、上記実施の形態１ないし６の回転電機をエレベータの巻き上げ装置の電動機に用いることにより、コギングトルクあるいはトルクリップルを低減した高性能なエレベータ巻上機装置が得られ乗りごごちのよいエレベータが得られる。
【００６８】
また、巻き上げ機の綱車を各モータ部のロータと一体に構成することによって、接続用の部品が不要となり、より薄型の巻上機が得られる。
【００６９】
実施の形態７．
図１０は、実施の形態７における滑車駆動装置を示す断面図であり、図１と同一符号は、同一部分または相当部分を示している。
【００７０】
本実施の形態は、上記実施の形態１ないし６に示したような本発明の回転電機を滑車駆動装置に適用したものである。
【００７１】
すなわち、回転軸９に滑車１５を同軸で結合しており、モータ１の回転によって滑車１５を駆動する。例えば、滑車１５にロープをかけ、このロープに直接あるいは別の滑車を介して図示していないかごを接続することによって、エレベータの駆動装置として用いることができる。
【００７２】
各モータ部のロータ５ａ、５ｂ、５ｃと滑車１５とは一体に構成しているので、接続用の部品を必要とせず、より薄型の滑車駆動装置が得られる。
【００７３】
なお、以上の説明では回転界磁型（電機子が固定子）の場合について説明したが、これに限られるものではなく、回転電機子型（電機子が回転子）でも、本発明は適用可能である。
【００７４】
また、極数とスロット数の組合せや固定子内径の寸法あるいは寸法比は数例のみについて示したが、これらに限られるものでないことはいうまでもないことである。
【００７５】
【発明の効果】
本発明に係る回転電機によれば、円筒形状の固定子と円筒形状の回転子との組からなるモータ部が径方向に複数組設けられ、上記固定子は、フレームに保持され、径方向に突出したティースと上記ティース間のスロットとを有し、上記回転子は磁極部が形成された回転電機であり、
上記モータ部各組の上記回転子が上記固定子の径方向内側に配置されているものであるので、全てのモータ部の固定子を、その外周にあるフレームに焼きバメ等の手段で保持でき、生産設備を各モータ部で共用することができる。
【００７６】
また、円筒形状の固定子と円筒形状の回転子との組からなるモータ部が径方向に複数組設けられ、上記固定子は、フレームに保持され、径方向に突出したティースと上記ティース間のスロットとを有し、上記回転子は磁極部が形成された回転電機であり、
上記モータ部各組の上記回転子が上記固定子の径方向外側に配置されているものであるので、回転子における磁極部の保持に対し遠心力を考慮した保持を必要としないので、磁極部の保持が容易になる。
【００７７】
本発明に係る滑車駆動装置によれば、上記本発明に係る回転電機における回転子に滑車を接続したものであるので、コギングトルクあるいはトルクリップルを低減した高性能な滑車駆動装置が得られる。
【００７８】
本発明に係るエレベータ巻上機装置によれば、上記本発明の回転電機をエレベータ巻上機用電動機に用いたものであるので、コギングトルクあるいはトルクリップルを低減した高性能なエレベータ巻上機装置が得られ、エレベータの乗りごごちがよくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施の形態１の回転電機を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図３】図２のおよそ９スロット分を取り出して拡大した断面図である。
【図４】本発明における実施の形態２の回転電機を示す断面図である。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図６】本発明における実施の形態３のモータ部を示す断面図である。
【図７】本発明における実施の形態４のモータ部を示す断面図である。
【図８】本発明における実施の形態５のモータ部を示す断面図である。
【図９】本発明における実施の形態６の回転電機を示す断面図である。
【図１０】本発明における実施の形態７の滑車駆動装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ モータ、１ａ Ａモータ部、１ｂ Ｂモータ部、１ｃ Ｃモータ部、
２ 駆動部、２ａ Ａインバータ、２ｂ Ｂインバータ、２ｃ Ｃインバータ、
３ 回転位置検出器、４ ブレーキ、５ａ，５ｂ，５ｃ ロータ、
６ａ，６ｂ，６ｃ ステータ、７ａ，７ｂ，７ｃ 永久磁石、８ リブ、
９ 回転軸、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ フレーム、
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ ロータヨーク部、１２ ベアリング、
１３ ティース、１４ スロット、１５ 滑車。
Claims (19)
- 円筒形状の固定子と円筒形状の回転子との組からなるモータ部が径方向に複数組設けられ、上記固定子は、フレームに保持され、径方向に突出したティースと上記ティース間のスロットとを有し、上記回転子は磁極部が形成された回転電機であり、
上記モータ部各組の上記回転子が上記固定子の径方向内側に配置されていることを特徴とする回転電機。 - 円筒形状の固定子と円筒形状の回転子との組からなるモータ部が径方向に複数組設けられ、上記固定子は、フレームに保持され、径方向に突出したティースと上記ティース間のスロットとを有し、上記回転子は磁極部が形成された回転電機であり、
上記モータ部各組の上記回転子が上記固定子の径方向外側に配置されていることを特徴とする回転電機。 - 上記モータ部を３つ以上設けたことを特徴とする請求項１または２記載の回転電機。
- 上記モータ部間における上記磁極部の極数の比が整数比となるようにし、かつ、上記モータ部間における上記固定子内径または回転子外径の寸法比を上記整数比としたことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
- 上記モータ部間における上記磁極部の極数の比が整数比となるようにし、かつ、上記モータ部間における上記固定子外径または回転子内径の寸法比を上記整数比としたことを特徴とする請求項２記載の回転電機。
- 上記モータ部間における上記スロット数の比が上記整数比となっていることを特徴とする請求項４または５記載の回転電機。
- 上記モータ部間における上記スロット数の比が整数比となるようにし、かつ、上記モータ部間における上記固定子内径または回転子外径の寸法比を上記整数比としたことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
- 上記モータ部間における上記スロット数の比が整数比となるようにし、かつ、上記モータ部間における上記固定子外径または回転子内径の寸法比を上記整数比としたことを特徴とする請求項２記載の回転電機。
- 上記モータ部各組の上記磁極部の極数を同じにしたことを特徴とする請求項７または８記載の回転電機。
- 上記モータ部間における周方向の位置を、上記モータ部それぞれで発生するトルクリップルの位相がずれるように配置したことを特徴とする請求項９記載の回転電機。
- 上記モータ部間における周方向の位置を、上記モータ部それぞれにおいて、同一位相の電流を通電したときに発生するトルクが最大となるようにしたことを特徴とする請求項９記載の回転電機。
- 上記固定子を周方向で分割し、複数のブロックにしたことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の回転電機。
- 上記モータ部各組における上記ブロックの数を、上記モータ部間における上記スロット数の比になるようにしたことを特徴とする請求項１２記載の回転電機。
- 上記モータ部間における上記磁極部の極数の比を、ａ：ｂ：ｃ：ｄ…（ａ：ｂ：ｃ：ｄ…は整数）としたときに、上記ａ：ｂ：ｃ：ｄ…の任意の２つの比が整数とはならないようにしたことを特徴とする請求項１ないし８、１２、１３のいずれかに記載の回転電機。
- 上記ティースそれぞれに１つのコイルが巻回されていることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の回転電機。
- 上記ティース間は、関節構造によって接続されていることを特徴とする請求項１５記載の回転電機。
- 請求項１ないし１６のいずれかに記載の回転電機における上記回転子に滑車を接続したことを特徴とする滑車駆動装置。
- 上記回転子と上記滑車が一体構造になっていることを特徴とする請求項１７記載の滑車駆動装置。
- 請求項１ないし１６のいずれかに記載の回転電機をエレベータ巻上機用電動機に用いてなることを特徴とするエレベータ巻上機装置。
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