JP2008178189A - トロイダル巻線モータ及びそれを用いたエレベータ用巻上機 - Google Patents

Abstract

【課題】ラジアル方向とアキシャル方向に磁石対向面を有する永久磁石型のトロイダル巻線モータにおいて、トルクリップルを小さくできるトロイダル巻線モータを得る。
【解決手段】回転子３と、回転子のラジアル方向に設けられた第１の永久磁石８ａと、回転子のアキシャル方向に設けられた第２の永久磁石８ｂと、回転子に設けられた第１の永久磁石に対向して配置され、コイル７が巻線されてラジアル方向に磁束を形成する第１の固定子６ａと、第１の固定子に取り付け可能に構成され、回転子に設けられた第２の永久磁石に対向して配置され、アキシャル方向に磁束を形成する第２の固定子６ｂとを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、ラジアル方向とアキシャル方向に磁石対向面を有する永久磁石型のトロイダル巻線モータ及びそれを用いたエレベータ用巻上機に関するものである。

従来技術として、回転子に永久磁石を備え、コイルが巻回される固定子の外側に回転子が配置される外転型の永久磁石モータにおいて、回転子は、一端が開放され他端が閉面で形成され、該閉面の中心部から伸びる回転子軸を備える円筒状体から構成され、永久磁石は、円筒状体の閉面内面に設けられる環状の永久磁石と、円筒状体の筒部内面に設けられる筒状の永久磁石とから構成されたエレベータ用巻上機に組み込むのに好適な永久磁石モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２５７７３４号公報（図１、図２）

従来の永久磁石モータは、磁石対向面が固定子外側のラジアル方向を向いている部分と、磁石対向面がアキシャル方向を向いている部分を有するトロイダル巻線の固定子構造であり、また固定子はアキシャル方向のみに電磁鋼板を積層する一体構造で形成されている。そして、固定子のティース先端間の距離（スロット開き幅）は、巻線部の空間の幅とほぼ同様で広くなっている。
一般的に、従来のようにティース先端間の距離（スロット開き幅）が広いと、回転子が回転するとき、磁束の流れがスムーズでなく、トルクリップルが大きくなる可能性が大きい。そのため、永久磁石モータをエレベータ用巻上機に用いると、エレベータの乗り心地が悪くなり、乗客に不快感を与えることになる。コイル巻線の空間も有しかつラジアル方向にもアキシャル方向にもスロット開き幅を小さくするには、ティースの形状が一様とならず（特許文献１の図２参照）、スロット開き幅をコイル巻線の空間よりも狭い形状にする必要がある。従来のアキシャル方向に電磁鋼板を積層する一体構造で形成されたものでは、アキシャル方向の固定子を構成するのに、多種形状の鋼板を積層する必要があり、その分、鋼板の抜き型が必要となり現実的でない。すなわち、抜き型は高価なもので、不経済であるとともに長時間使用において型の形状管理などのコストが嵩むという問題がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ラジアル方向とアキシャル方向に磁石対向面を有する永久磁石型のトロイダル巻線モータにおいて、トルクリップルを小さくできるようにしたトロイダル巻線モータ及びそれを用いたエレベータ用巻上機を提供するものである。

この発明に係るトロイダル巻線モータにおいては、回転子と、回転子のラジアル方向に設けられた第１の永久磁石と、回転子のアキシャル方向に設けられた第２の永久磁石と、回転子に設けられた第１の永久磁石に対向して配置され、コイルが巻線されてラジアル方向に磁束を形成する第１の固定子と、第１の固定子に取り付け可能に構成され、回転子に設けられた第２の永久磁石に対向して配置され、アキシャル方向に磁束を形成する第２の固定子とを備えたものである。

また、上記のように構成されたトロイダル巻線モータを用いたエレベータ用巻上機である。

この発明によれば、ラジアル方向とアキシャル方向に磁石対向面を有する永久磁石型のトロイダル巻線モータにおいて、トルクリップルを小さくできるという効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるトロイダル巻線モータを用いたエレベータ用巻上機を示す縦断面図、図２はこの発明の実施の形態１におけるトロイダル巻線モータを用いたエレベータ用巻上機を示す横断面図、図３はこの発明の実施の形態１におけるトロイダル巻線モータに用いられる第２の固定子の電磁鋼板片を示す平面図、図４はこの発明の実施の形態１におけるトロイダル巻線モータに用いられる電磁鋼板片を積層して構成した第２の固定子を示す斜視図、図５はこの発明の実施の形態１におけるトロイダル巻線モータに用いられる第１の固定子の２種類の電磁鋼板片を示す部分平面図、図６はこの発明の実施の形態１におけるトロイダル巻線モータに用いられる電磁鋼板片を積層して構成した第１の固定子を示す部分斜視図、図７は図６の矢印Ａ方向から見た平面図、図８はこの発明の実施の形態１におけるトロイダル巻線モータに用いられる固定子全体の構造を示す部分斜視図である。

図において、１は片側の一側面が開口された椀状をなし、他側の閉塞された他側壁面の中央部より横方向に軸２が立設されたエレベータ用巻上機の基体である。３は軸２に軸受４を介して回転自在に取り付けられた回転子で、この回転子３には駆動綱車５が一体的に設けられている。上記基体１の内周面には固定子６が設けられている。この固定子６は、基体１の内周面に取り付けられたラジアル方向に磁束を形成する第１の固定子６ａと、この第１の固定子６ａに直交するように取り付けられたアキシャル方向に磁束を形成する第２の固定子６ｂから構成されている。上記第１の固定子６ａにはコイル７が巻線されている。上記回転体３の外周面には、第１の固定子６ａのラジアル方向に対向した第１の永久磁石８ａが設けられている。また、回転体３の反駆動綱車５側端部には、外方向に延長したリング状回転部３ａが設けられ、このリング状回転部３ａの第２の固定子６ｂのアキシャル方向に対向した面に第２の永久磁石８ｂが設けられている。この第２の永久磁石８ｂは、リング磁石で構成されており、図示しないが、Ｎ極及びＳ極が交互に配置されている。上記第１の固定子６ａ及び第２の固定子６ｂと、第１の永久磁石８ａ及び第２の永久磁石８ｂとで、電動機を構成している。この電動機を駆動することにより、回転体３及び駆動綱車５が回転する。また、上記基体１の片側の開口縁部にはカバー９取り付けられている。なお、図中、１０は回転体３の内側に設けられたブレーキ装置である。

第１の固定子６ａは、図２に示すように、コイル７が巻線された橋架状の巻線施行部６１ａと、磁石対向面側である内側に巻線施行部６１ａの空間幅に対して小さいスロット開き幅Ｇ１を形成し、磁石対向面がラジアル方向に向いているラジアル方向歯部６２ａと、このラジアル方向歯部６２ａと反対側の反磁石対向面に形成され、基体１の内周面への取付面となる取付部６３ａとを有している。巻線施行部６１ａは、固定子６の基体１との嵌め合わせ面より内側に形成している。巻線施行部６１ａが固定子６の基体１との嵌め合わせ面より内側に配置することにより、固定子６を基体１に嵌め合わせて固定できるので、固定部品点数の削減や製造工程の簡素化が実現できる。第１の固定子６ａの磁石対向面が内側に形成されて、その面に対向して第１の永久磁石８ａを回転子３の外周面に備えている。これにより、回転子３の内部にブレーキを装着することが可能なため、巻上機の小型化とブレーキメンテナンス性の向上の両立が実現できる。また、第１の固定子６ａは、基体１への取付部６３ａが、図５（ａ）に示すように幅の狭い溝６４を形成した電磁鋼板１４のブロックと、図５（ｂ）に示すように幅の広い溝６５を形成した電磁鋼板１５のブロックを積層することにより、図７に示すように、平面から見て溝が凸状の溝６６となるように積層されている。

一方、第２の固定子６ｂは、図４、図８に示すように、第１の固定子６ａのコイル７が実装される空間の幅より小さいスロット開き幅Ｇ２を磁石対向面側に形成し、磁石対向面側がアキシャル方向に向いているアキシャル方向歯部６２ｂを形成している。このアキシャル方向歯部６２ｂと反対側の反磁石対向面を、第２の固定子６ｂの第１の固定子６ａの凸状の溝６６への取付部６３ｂとしている。第２の固定子６ｂは、図３に示す形状の電磁鋼板片を図４に示すように積層している。図に示すように、第２の固定子６ｂの取付部６３ｂは、あり溝部を形成している。このあり溝部６３ｂを第１の固定子６ａの取付部６３ａの凸状の溝６６に嵌め合わせることにより、図８に示すように、第２の固定子６ｂを第１の固定子６ａに直交方向に取り付けて、固定子６を構成する。

また、コイル７は、第２の固定子６ｂを第１の固定子６ａに取り付ける前に、第１の固定子６ａの巻線施行部６１ａに巻線される。そして、その後に第２の固定子６ｂを取り付ける。もし、第２の固定子６ｂを取り付けた後にコイル７を巻線すると、第２の固定子６ｂが邪魔となって作業がしにくいが、この実施の形態１のように、第２の固定子６ｂを分割し、第２の固定子６ｂを取り付けない状態でコイル７の巻線ができるので、作業性が向上できる。

なお、上記実施の形態１では、第１の固定子６ａの磁石対向面を内側に配置したインナーロータの構成としたが、外側に配置してその面に対向して永久磁石を回転体に備えたアウターロータでも構成が可能である。しかしながら、この場合は、ブレーキ装置を内部に実装することはできない。また、永久磁石８ｂは、リング磁石で構成したが、これに限らず、Ｎ極、Ｓ極の各々個別に構成したものであっても良い。

この発明の実施の形態１におけるトロイダル巻線モータを用いたエレベータ用巻上機を示す縦断面図である。 この発明の実施の形態１におけるトロイダル巻線モータを用いたエレベータ用巻上機を示す横断面図である。 この発明の実施の形態１におけるトロイダル巻線モータに用いられる第２の固定子の電磁鋼板片を示す平面図である。 この発明の実施の形態１におけるトロイダル巻線モータに用いられる電磁鋼板片を積層して構成した第２の固定子を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１におけるトロイダル巻線モータに用いられる第１の固定子の２種類の電磁鋼板片を示す部分平面図である。 この発明の実施の形態１におけるトロイダル巻線モータに用いられる電磁鋼板片を積層して構成した第１の固定子を示す部分斜視図である。 図６の矢印Ａ方向から見た平面図である。 この発明の実施の形態１におけるトロイダル巻線モータに用いられる固定子全体の構造を示す部分斜視図である。

符号の説明

１ 基体
２ 軸
３ 回転子
３ａ リング状回転部
４ 軸受
５ 駆動綱車
６ 固定子
６ａ 第１の固定子
６１ａ 巻線施行部
６２ａ ラジアル方向歯部
６３ａ 取付部
６４ 狭い溝
６５ 広い溝
６６ 凸状の溝
６ｂ 第２の固定子
６２ａ アキシャル方向歯部
６３ａ 取付部（あり溝）
７ コイル
８ａ 第１の永久磁石
８ｂ 第２の永久磁石
９ カバー
１０ ブレーキ装置
１４、１５ 電磁鋼板

Claims (5)

1. 回転子と、
   前記回転子のラジアル方向に設けられた第１の永久磁石と、
   前記回転子のアキシャル方向に設けられた第２の永久磁石と、
   前記回転子に設けられた前記第１の永久磁石に対向して配置され、コイルが巻線されてラジアル方向に磁束を形成する第１の固定子と、
   前記第１の固定子に取り付け可能に構成され、前記回転子に設けられた前記第２の永久磁石に対向して配置され、アキシャル方向に磁束を形成する第２の固定子と、
   を備えたことを特徴とするトロイダル巻線モータ。
2. 第１の固定子は、コイルが巻線された巻線施行部と、磁石対向面がラジアル方向に向いているラジアル方向歯部を有することを特徴とする請求項１記載のトロイダル巻線モータ。
3. 第１の固定子の磁石対向面が内側に形成されて、その面に対向して第１の永久磁石が回転子のラジアル方向に設けられたことを特徴とする請求項１記載のトロイダル巻線モータ。
4. 回転子と、
   前記回転子のラジアル方向に設けられた第１の永久磁石と、
   前記回転子のアキシャル方向に設けられた第２の永久磁石と、
   前記回転子に設けられた前記第１の永久磁石に対向する磁石対向面が内側に形成配置され、コイルが巻線された巻線施行部を有し、ラジアル方向に磁束を形成する第１の固定子と、
   前記第１の固定子に取り付け可能に構成され、前記回転子に設けられた前記第２の永久磁石に対向して配置され、アキシャル方向に磁束を形成する第２の固定子と、
   前記第１の固定子に前記第２の固定子が組み合わされた固定子を内側に嵌め合わされ、前記巻線施行部を前記固定子との嵌め合わせ面より内側に配置した基体と、
   を備えたことを特徴とするトロイダル巻線モータ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載のトロイダル巻線モータを用いたことを特徴とするエレベータ用巻上機。

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