JP2011105482A - エレベータ用巻上機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転子の永久磁石の外周表面と電機子のステータ内周面とのエアギャップについて、特別な組立装置を使用したり、調整作業をしたりしなくても、全周に渡って精度良く均一に組立てることができるエレベータ用巻上機を得る。
【解決手段】回転軸８が軸心８ｃを有し、回転軸８の中間部が第１の軸受け台５に支持され、回転軸８の一端が第２の軸受け台６に支持され、その間に綱車７が嵌合され、回転軸８の他端には回転子２が嵌合され、押さえリング３５の部分で第１の軸受け台５に固定された電機子３が回転子２の外周側に配置され、電機子３側の第１の当接面３５ａは、軸心８ｃを共有する円錐面の一部から凸状に形成されており、第１の軸受け台５側の第２の当接面５ａは、軸心８ｃを共有する円錐面の一部から凹状に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、永久磁石式回転電機の電機子を軸受け台に片持ち方式で取付けるエレベータ用巻上機に関するものである。

従来のエレベータ用巻上機は、特許文献１に記載のように回転軸の中間部と一端を軸受け台で支持し、これらの軸受け台の間の回転軸に綱車を嵌合させて取付けている。そして、回転軸の他端に永久磁石式回転電機の回転子を嵌合させて取付け、回転子の外周に電機子を設けている。
ところで、回転子の外周面に取付けられた永久磁石の外周表面と電機子のステータ内周面とのエアギャップが全周に渡って均一になっていないと、回転子が回転するときに巻上機から振動と騒音が発生し、エレベータの乗り心地が低下する。
このため、巻上機を組立てるときには、エアギャップが全周に渡って均一になるように電機子を上下左右に移動調整している。

特開平９−１４２７６１号公報（第５頁、第１図）

しかしながら、大型巻上機の電機子は重量が重たく、電機子を上下左右に移動してエアギャップを全周に渡って均一にする調整作業は大変な労力を要するという課題があった。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、回転子の外周面に取付けられた永久磁石の外周表面と電機子のステータ内周面とのエアギャップについて、調整作業をしなくても全周に渡って精度良く均一に組立てることができるエレベータ用巻上機を得ることを目的とする。

本発明に係るエレベータ用巻上機は、軸心を有する回転軸と、回転軸の中間部を回転自在に支持する第１の軸受け台と、回転軸の一端を回転自在に支持する第２の軸受け台と、第１の軸受け台と第２の軸受け台との間で回転軸に嵌合された綱車と、回転軸の他端に嵌合された回転子と、回転子の外周側に配置され、第１の軸受け台側に向かって設けられた１以上の取付部を有し、取付部の部分で第１の軸受け台に固定された電機子とを備え、互いに当接されている取付部の第１の当接面と第１の軸受け台の第２の当接面は、軸心を共有する円錐面の一部から形成されており、第１の当接面と前記第２の当接面のいずれか一方が凸状の円錐面の一部であり、他方が凹状の円錐面の一部である。
本発明によれば、クレーンなどで吊り上げた電機子を第１の軸受け台の方へ水平移動させて第１の軸受け台に組付けるだけで、回転子の外周面に取付けられた永久磁石の外周表面と電機子のステータ内周面とのエアギャップが全周に渡り精度良く均一に組立てることができる。

本発明のエレベータ用巻上機によれば、組立調整作業をしなくても、回転子の外周面に取付けられた永久磁石の外周面と電機子のステータ内周面とのエアギャップが全周に渡り精度良く均一に組立てることができる。

本発明の第１の実施の形態を示すエレベータ用巻上機の全体構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示すエレベータ用巻上機の図１に示す矢視Ａの部分拡大図である。 本発明の第１の実施の形態を示すエレベータ用巻上機の電機子を第１の軸受け台に組付ける作業状態を示す図である。 本発明の第１の実施の形態を示すエレベータ用巻上機の図１に示す矢視Ｂ−Ｂを示す図である。 本発明の第２の実施の形態を示すエレベータ用巻上機の全体構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示すエレベータ用巻上機の図５に示す矢視Ｃの部分拡大図である。 本発明の第２の実施の形態を示すエレベータ用巻上機の電機子の全体構成とその断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示すエレベータ用巻上機の第１の軸受け台の全体構成とその断面図である。 本発明の第３の実施の形態を示すエレベータ用巻上機の部分断面図である。 本発明の第３の実施の形態を示すエレベータ用巻上機のステータに補強板を配置した状態の説明図である。 本発明の第３の実施の形態を示すエレベータ用巻上機のステータに補強板を溶接した状態の説明図である。 本発明の第３の実施の形態を示すエレベータ用巻上機の電機子を第１の軸受け台に固定したときのステータの説明図である。

実施の形態１.
本発明の第１の実施の形態を図１から図４にて説明する。図1は本発明の第１の実施の形態を示すエレベータ用巻上機の全体構成を示す断面図、図２は図１に示す矢視Ａの部分拡大図、図３は電機子を第１の軸受け台に組付ける作業状態を示す図、図４は図１に示す矢視Ｂ−Ｂを示す図である。
図１に示すように回転軸８の中間部は軸受け９ａを介して第１の軸受け台５で支持されており、回転軸８の一端は、軸受け９ｂを介して第２の軸受け台６で支持されている。そして、第１の軸受け台５と第２の軸受け台６の中間部の回転軸８に綱車７が嵌合されている。第１の軸受け台５の反綱車側には、回転軸８を駆動する永久磁石式回転電機１が設けられている。永久磁石式回転電機１は、回転軸８の他端に回転子２が嵌合されており、回転子２の外周側に設けられた電機子３が第１の軸受け台５に固定され保持されている。
綱車７には主索が巻き掛けられ、主索の一端には乗りかごが連結され、他端には釣合い重りが連結されており、永久磁石式回転電機１の駆動により綱車が回転し、乗りかごが昇降する。

図２に示すように、電機子３は電磁鋼板が積層されたステータ３１が円筒状に形成され、ステータ３１は回転軸８の軸心８ａ方向の両側から、中抜き円盤状の押さえリング３３と押さえリング３５で挟まれている。押さえリング３３と押さえリング３５を連結するようにステータ３１の外周面に複数の補強板３７が設けられている。押さえリング３３と補強板３７、ステータ３１と補強板３７、押さえリング３５と補強板３７は、それぞれ溶接固定されている。電機子３は押さえリング３５の部分で第１の軸受け台５に複数のボルト４０で固定されている。

押さえリング３５側の取付け面である第１の当接面３５ａは、回転軸８と軸心８ａを共有する円錐面の一部からなる凸状の環形状の当接面となっている。第１の軸受け台５側の取付け面である第２の当接面５ａは、第１の当接面３５ａと同じ円錐面の一部からなる凹状の環形状の当接面となっている。そして、第１の当接面３５ａと第２の当接面５ａが当接されて電機子３が第１の軸受け台５に組付けられている。
押さえリング３５の第１の当接面３５ａには、周方向に複数のねじ穴３５ｂが軸心８ａと平行に設けられている。そして、第２の当接面５ａには、これらのねじ穴３５ｂに対応してボルト穴５ｂが設けられており、電機子３が第１の軸受け台５にボルト４０で固定されている。

部品の機械加工と組立を図１、２、３にて説明する。回転子２の機械加工については、回転軸取付け穴２ａと磁石取付け面２ｂの同軸度が確保されるように、例えば、旋盤で同時加工しておく。機械加工後の磁石取付け面２ｂには径方向の厚さが均一な磁石２１を取付ける。
第１の軸受け台５の機械加工についても第２の当接面５ａと軸受取付け穴５ｃの同軸度が確保されるように同時加工しておく。
ステータ３１は押さえリング３３と押さえリング３５と補強板３７を溶接組立後に、第１の当接面３５ａとステータ内周面３１ａの同軸度が確保されるように同時加工しておく。

巻上機の組立は、綱車７を嵌合した回転軸８を、軸受け９ａを取付けた第１の軸受け台５と軸受け９ｂを取付けた第２の軸受け台６に取付ける。第１の軸受け台５からは回転軸８を突出させ、回転軸８の端に回転子２を嵌合させる。
次に、図３に示すように、吊りボルト４５部をクレーンなどで吊りあげた電機子３を、ステータ内周面３１ａが永久磁石の外周表面２１ａと接触しないように矢印Ｘの向きに水平に移動させ、第１の軸受け台５に組付ける。このとき電機子３側の第１の当接面３５ａが第２の当接面５ａに自動的に沿うように案内されるので、電機子３を上下左右に微調整する必要は無く、水平に移動させていくだけで、電機子３と第１の軸受け台５の軸心が高い精度で一致するように組付けることができる。その後、ボルト４０にて電機子３を第１の軸受け台５に固定する。

このように構成されたエレベータ用巻上機は、電機子３を第１の軸受台５に組付けてボルト４０で固定するだけで回転軸８、第１の軸受け台５、回転子２、電機子３の、それぞれの軸心が高い精度で一致するように組立てられる。その結果、回転子２の外周面２ｂに取付けられた永久磁石の外周表面２１ａと電機子３のステータ内周面３１ａとのエアギャップ２３も全周に渡り均一に精度良く組立てられる。
従って、電機子３を上下左右に移動してエアギャップ２３の調整作業を行う必要は無く、特別な組立装置を使う必要も無い。

エアギャップ２３の調整作業を行う必要が無いため、従来は調整作業に伴い発生していたエアギャップ２３の調整誤差が無くなり、機械加工から生じる誤差だけになるので、エアギャップ２３の精度を向上できる。
このため、従来よりも巻上機の振動、騒音を低減することが可能となり、綱車から主索を通して乗りかごに伝わる振動が小さくなりエレベータの乗り心地を向上できる。
尚、第１の実施の形態では、押さえリング３５の第１の当接面３５ａを凸状の当接面とし、第１の軸受け台５の第２の当接面５ａを凹状の当接面としたが、第１の当接面３５ａを凹状の当接面とし、第２の当接面５ａを凸状の当接面としても同じ効果を得られる。

実施の形態２.
本発明の第２の実施の形態を図５から図８にて説明する。尚、図１〜４に記載した同一符号の構成品は、本実施の形態においても、同一の構造、動作をするものである。図５は第２の実施の形態を示すエレベータ用巻上機の全体構成を示す断面図、図６は図５に示す矢視Ｃの部分拡大図、図７（ａ）は電機子３０の全体構成図、図7（ｂ）は図７（ａ）の矢視Ｄ-Ｄで、電機子３０の断面図、図８（ａ）は第１の軸受け台５の全体構成図、図８（ｂ）は図８（ａ）の矢視Ｅ−Ｅで、第１の軸受け台５の断面図である。
図５に示すように回転軸８の中間部は軸受け９ａを介して第１の軸受け台５０で支持されており、回転軸８の一端は、軸受け９ｂを介して第２の軸受け台６で支持されている。そして、第１の軸受け台５０と第２の軸受け台６の中間部の回転軸８に綱車７が嵌合されている。第１の軸受け台５０の反綱車側には、回転軸８を駆動する永久磁石式回転電機１０が設けられている。永久磁石式回転電機１０は、回転軸８の他端に回転子２が嵌合されており、回転子２の外周側に設けられた電機子３０が第１の軸受け台５０に固定され保持されている。

図６、図７、図８に示すように、電機子３０は電磁鋼板が積層されたステータ３１が円筒状に形成され、ステータ３１は回転軸８の軸心８ａ方向の両側から、中抜き円盤状の押さえリング３３と押さえリング３６で挟まれている。押さえリング３３と押さえリング３６を連結するようにステータ３１の外周面に複数の補強板３８が設けられている。押さえリング３３と補強板３８、ステータ３１と補強板３８、押さえリング３６と補強板３８は、それぞれ溶接組立されている。
補強板３８と押さえリング３６が交差する部分の押さえリング３６には切り欠き３６ａが設けられ、この切り欠き３６ａから凸状当接部として、補強板３８の端部３８ｃが第１の軸受け台５０に向けて突出されている。切り欠き３６ａは、押さえリング３６の外周側が開放された「コ」の字状をしており、切り欠き３６ａの周方向幅は補強板３８の周方向幅と同じ幅Ｗとなっている。

押さえリング３６から突出した補強板３８の端部３８ｃと勘合するように第１の軸受け台５０には凹状当接部として溝５０ｂが設けられ、溝５０ｂの周方向の幅は補強板３８の周方向幅Ｗと同じになっている。補強板３８の先端の第１の当接面３８ａと、第１の軸受け台５０の溝５０ｂの底部の第２の当接面５０ａが当接して、電機子３０と第１の軸受け台５０が組合わせられている。第１の当接面３８ａは、回転軸８と軸心８ａを共有する円錐面の一部からなる凸状の当接面となっている。第２の当接面５０ａは、第１の当接面３８ａと同じ円錐面の一部からなる凹状の当接面となっている。電機子３０の押さえリング３６には複数のねじ穴３６ｂが設けられており、第１の軸受け台５０には、ねじ穴３６ｂに対応する複数のボルト穴５０ｃが設けられており、電機子３０がボルトで第１の軸受け台５０に固定され保持されている。
部品の機械加工と組立については、第１の実施の形態と同様に行う。

このように構成されたエレベータ用巻上機は、実施の形態１と同様に、永久磁石の外周表面２１ａと電機子３０のステータ内周面３１ａとのエアギャップ２３は全周に渡り均一に精度良く組立てられている。
従って、電機子３０を上下左右に移動してエアギャップ２３の調整作業を行う必要が無く、特別な組立装置を使う必要も無い。
また、エアギャップ２３の調整作業誤差が無くなり、機械加工から生じる誤差だけになるり、エアギャップ２３の精度を向上できる。このため、従来よりも巻上機の振動、騒音を低減することが可能となり、綱車から主索を通して乗りかごに伝わる振動が小さくなりエレベータの乗り心地を向上できる。

永久磁石式回転電機１０を駆動時に電機子３０には回転トルクが発生するが、電機子３０を第１の軸受け台５０に固定しているボルトと共に、第１の軸受け台５０の溝５０ｂに嵌合された補強板３８でも回転トルクを保持することができる。
従って、大型の巻上機で、大きな回転トルクが発生する場合でも、補強板３８で保持力の向上を図ることにより大きな回転トルクにも対応が可能となる。
尚、第２の実施の形態では、補強板３８の先端の第１の当接面３８ａを凸状の当接面とし、第１の軸受け台５０の溝５０ｂの底部の第２の当接面５０ａを凹状の当接面としたが、第１の当接面３５ａを凹状の当接面とし、第２の当接面５ａを凸状の当接面としても同じ効果を得られる。

実施の形態３.
本発明の第３の実施の形態を図９から図１２にて説明する。図９は本発明の第３の実施の形態を示すエレベータ用巻上機の部分断面図、図１０はステータ３１に補強板３９を配置した状態の説明図、図１１はステータ３１に補強板３９を溶接した状態の説明図、図１２は電機子３００を第１の軸受け台５００に固定したときの説明図である。

第３の実施の形態は、第２の実施の形態の一部を変更したものである。第２の実施の形態では、図６に示すように補強板３８の先端部の第１の当接面３８ａを凸状の当接面とし、第１の軸受け台５０の第２の当接面５０ａを凹状の当接面としたが、第３の実施の形態では、図９に示すように第１の当接面３９ａを凹状の当接面とし、第２の当接面５００ａを凸状の当接面としている。

機械加工と組立については、第２の実施の形態と同様に行う。
組立工程における、ステータ３１の状態を説明する。図１０（ａ）はステータ３１に補強板３９を４枚配置しただけの状態を示している。図１０（ｂ）は図１０（ａ）の矢視Ｇを部分拡大した図である。図１０（ｃ）はステータ内周面３１ａの概略形状を表しており、真円の状態である。図１１（ａ）はステータ３１に補強板３９を４枚溶接した状態を示している。図１１（ｂ）は図１１（ａ）の矢視Ｈを部分拡大した図である。補強板３９はステータ３１に隅肉溶接４７されており、溶接ひずみにより矢印Ｋの向きに引張り力が発生する。この引張り力により図１１（ｃ）のようにステータ内周面３１ａの概略形状は、補強板３９を溶接した４箇所が窪むような形状になる。

図１２（ａ）は図９の矢視Ｆ−Ｆで、溶接ひずみの発生したステータ３１を第１の軸受け台５００に組付けたときのステータ３１の状態を示した図である。電機子３００を第１の軸受け台５００に固定することにより、第１の当接面３９ａと第２の当接面５００ａが当接されるため、補強板３９には矢印Ｍで示すようにステータ３１の径方向の外向きの力が発生する。そして、ステータ内周面３１ａの概略形状は、図１２（ｂ）に示すように、外向きの力Ｍにより矯正されて真円に戻る。

このように構成されたエレベータ用巻上機は、他の実施の形態と同様に、回転子２の外周面に取付けられた永久磁石２１の外周表面２１ａと電機子３００のステータ内周面３１ａとのエアギャップ２３は全周に渡り均一に精度良く組立てられており、電機子３００を上下左右に移動してエアギャップ２３の調整作業を行う必要が無く、特別な組立装置を使う必要も無い。
また、エアギャップ２３の調整作業誤差が無くなり、機械加工から生じる誤差だけになり、エアギャップ２３の精度を向上できる。更に、補強板３９とステータ３１の溶接でステータ内周面３１ａに生じる歪を矯正できる構成としているので、歪によりエアギャップ２３が不均一になることが無く、より一層の振動、騒音の低減が可能で、エレベータの乗り心地を向上できる。
また、第２の実施の形態と同様に、大型の巻上機で、大きな回転トルクが発生する場合でも、補強板３９で保持力の向上を図ることにより大きな回転トルクにも対応が可能となる。

２ 回転子、 ３ 電機子、 ５ 第１の軸受け台、 ５ａ 第２の当接面、 ５ｂ ボルト穴、
６ 第２の軸受け台、 ７ 綱車、 ８ 回転軸、 ８ａ 軸心、 ３０ 電機子、
３１ ステータ、 ３７補強板、 ３８補強板、 ３９補強板、 ３５ａ 第１の当接面、
３５ｂ ねじ穴、 ３８ｃ 端部、 ３８a 第１の当接面、 ３９a 第１の当接面、 ４０ ボルト、 ５０ａ 第２の当接面、 ５０ｂ 溝、 ３００ 電機子、５００ａ 第２の当接面

Claims (4)

1. 軸心を有する回転軸と、
   前記回転軸の中間部を回転自在に支持する第１の軸受け台と、
   前記回転軸の一端を回転自在に支持する第２の軸受け台と、
   前記第１の軸受け台と前記第２の軸受け台との間で前記回転軸に嵌合された綱車と、
   前記回転軸の他端に嵌合された回転子と、
   前記回転子の外周側に配置され、第１の軸受け台側に向かって設けられた１以上の取付部を有し、前記取付部の部分で第１の軸受け台に固定された電機子とを備え、
   互いに当接されている、前記取付部の第１の当接面と前記第１の軸受け台の第２の当接面は、前記軸心を共有する円錐面の一部から形成されており、
   前記第１の当接面と前記第２の当接面のいずれか一方が凸状の前記円錐面の一部であり、他方が凹状の前記円錐面の一部であることを特徴とするエレベータ用巻上機。
2. 前記第１の当接面に前記軸心に平行に設けられたねじ穴と、
   前記ねじ穴に対応して前記第１の軸受け台に前記軸心に平行に設けられたボルト穴と、
   前記ねじ穴と前記ボルト穴で前記第１の軸受け台と前記電機子を締結固定するボルトを備え、
   前記第１の当接面は前記軸心の回りに環形状をしており、
   前記第２の当接面は前記軸心の回りに環形状をしている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。
3. 前記取付部が２以上有り、前記第１の軸受け台の方へ突出された凸形状で、先端面が前記第１の当接面となっており、
   前記第１の軸受け台が、前記取付部の凸形状と嵌合可能に凹形状に形成され、底面が前記第２の当接面となっている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。
4. 前記取付部は前記回転軸方向に長い短冊形状で、前記電機子の外周面に溶接固定されており、
   前記第１の当接面が凹状の前記円錐面の一部であり、
   前記第２の当接面が凸状の前記円錐面の一部であることを特徴とする請求項３に記載のエレベータ用巻上機。

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