JP2011201671A - エレベータ用薄型巻上機、及びエレベータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ブレーキドラムの外周面を制動するエレベータ用薄型巻上機の幅寸法を縮小する。
【解決手段】
筐体１、綱車２、主軸３、軸受４、ブレーキドラム５、モータの回転子１０、固定子１２および電磁ブレーキ装置６から構成されるエレベータ用薄型巻上機において、電磁ブレーキ装置６の電磁石７及びブレーキパッド８をブレーキドラム５の外周面に対向して配置し、かつこの電磁ブレーキ装置６を筐体１の上下2箇所に設置することで、少なくとも上側の電磁ブレーキ装置６がロープ２０の間隔外に突出することを防止し、幅寸法の拡大を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレベータを駆動するための巻上機に係り、特に機械室レスエレベータに好適な薄型巻上機に関するものである。

一般に、エレベータの乗りかごを上下に昇降させるための巻上機やモータの制御装置、あるいは乗りかごが過速した際の非常制動に使われる調速機などは、建物最上部に設けられた機械室内に設置されている。しかし、乗りかごの昇降速度が比較的遅いエレベータにおいては、機械室を設けない、機械室レスエレベータも普及している。

この機械室レスエレベータの場合、従来は機械室に設置していたものを昇降路内に設置し、巻上機も昇降路内に設置される。このための巻上機の形状や設置形態は種々あり、例えば、昇降路の最下部または最上部で乗りかご断面に一部が重なるように巻上機を設置するもの、あるいは昇降路の高さ方向の中間部で、乗りかごと昇降路壁の隙間に巻上機を設置するもの等がある。通常、乗りかごと昇降路壁の隙間は数百mm程度であるため、その隙間に巻上機を設置するためには、扁平形状の巻上機が必要であり、いわゆる薄形巻上機が使用される。

この薄型巻上機に関し、ブレーキドラムの外周面を制動するに技術としては、例えば特許文献１及び特許文献２などに記載のものがある。いずれも電磁ブレーキ装置の一部を成すブレーキパッド（シュー）等は、薄型巻上機外郭部の左右2箇所に取り付けられている。

特開２００４−２０３８号公報 特開２００３−１０４６６６号公報

本発明を適用する機械室レスエレベータに関する昇降路断面の一例を図６に示す。図に示すように、薄型巻上機１８は昇降路１５と乗りかご１７の間にある数百mm程度の隙間に、昇降路壁１６に対面する形で設置されるのが一般的であり、さらに巻上機１８の横側には釣合いおもり１９が配置されるケースが多い。すなわち薄型巻上機１８は昇降路壁１６と乗りかご１７、釣合いおもり１９に四方を囲まれた形で設置される。従って、薄型巻上機１８を小型化することができれば、昇降路１５の断面を縮小することが可能となり、昇降路１５内に設置する機器のレイアウト自由度を拡大することができる。このため、機械室レスエレベータに使用する薄型巻上機の小型化、特に巻上機全体の軸長と幅寸法の縮小は、重要な技術課題となっている。

他方、巻上機全体の高さ寸法に関しては、通常、昇降路１５は高さ方向には広い空間を持っているため、薄型巻上機全体の高さ寸法を削減する利点は小さい。つまり、薄型巻上機を昇降路１５の高さ方向の中間かつ乗りかご１７と昇降路壁１６の間に設置する機械室レスエレベータに関して、薄型巻上機全体の高さ寸法を犠牲にしても、薄型巻上機全体の軸長や幅寸法を縮小できれば、機械室レスエレベータの価値を高めることが可能となる。

しかしながら、ブレーキドラムの外周面を制動する薄型巻上機では、電磁ブレーキ装置の一部を成すブレーキパッド（シュー）等は、前記特許文献１及び２に記載されているように、巻上機外郭部の左右に2箇所配置せざるを得ず、その分だけ巻上機全体の幅が大きくなることは止むを得ないとされていた。

本発明の目的は、ブレーキドラムの外周面を制動する薄型巻上機に関して、上記のような課題に鑑み、巻上機全体の幅寸法を縮小可能なエレベータ用薄型巻上機、及びこの薄型巻上機を用いたエレベータ装置を提供することにある。

ところで、薄型巻上機は、電動機も薄型化しつつ駆動トルクを稼ぐために、ロープを駆動する網車の径を小さくする一方、十分なブレーキトルクを確保するためにブレーキドラムの径を前記網車の径に比較して大きくする傾向にある。すなわち、薄型巻上機は、網車の径によりもブレーキドラムの径が大きいことに一つの特徴があり、このこともブレーキドラムの外周面を制動する薄型巻上機の幅寸法を縮小する上で一つの制約となっている。

そこで、前記目的を達成するための本発明の特徴は、綱車と一体になって回転するとともに綱車よりも大径のブレーキドラムを有するエレベータ用薄型巻上機において、電磁ブレーキ装置による制動部を前記ブレーキドラムの外周面に対向して配置し、かつ当該電磁ブレーキ装置を巻上機の筐体の上下2箇所に設置したことにあり、更には、この薄型巻上機をエレベータ昇降路内の乗りかごと昇降路壁との間に配置したところにある。

ここで、前記筐体の上下2箇所とは、網車の中心からの水平線を基準に上下であって、少なくとも上側の電磁ブレーキ装置は前記網車の径、即ちロープ間に挟まれる間隔以内の領域を言う。これにより、電磁ブレーキ装置の設置によって幅寸法が拡大することを抑制する。

本発明によれば、ブレーキドラムの外周面を制動する薄型巻上機の幅寸法を縮小することができ、この薄型巻上機を昇降路内に配置することでエレベータ装置のレイアウト自由度を拡大することができる。

本発明の一実施例に係るエレベータ用薄型巻上機の正面図 図１の薄型巻上機の側面図 図１の薄型巻上機の部分断面側面図 本発明の他の実施例に係るエレベータ用薄型巻上機の側面図 図４の薄型巻上機の部分断面側面図 本発明を適用する機械室レスエレベータの昇降路断面図 本発明の他の実施例に係るエレベータ用薄型巻上機の正面図 図７の薄型巻上機の平面図 図７の薄型巻上機の側面図 本発明の他の実施例に係るエレベータ用薄型巻上機の側面図

以下、本発明の実施するための形態について図を用いて説明する。これらの実施形態では、前記本発明の目的及び特徴に加えて効果的な工夫を施しているが、それらの点については実施例の中で詳述する。

図1〜3は本発明の一実施例に係るエレベータ用薄型巻上機であり、図1は正面図、図2は側面図、図3は部分断面側面図である。この薄型巻上機は、図示するように、筐体１、綱車２、主軸３、軸受４、ブレーキドラム５、モータの回転子１０、固定子１２および電磁ブレーキ装置６から構成され、その他、図示には無いが回転検出器などが筐体１の内部に実装される。

筐体１は鋳鉄などでおおよその形状に成形した後、寸法精度が必要な部分のみを機械加工したものであり、筐体１の内部形状はブレーキドラム５、モータ回転子１０、固定子１２、軸受４、回転検出器などを筐体１内部に収められるように有底の円筒形状になっている。筐体１中心部に設けられたボス部は中空であり、そこには主軸３が挿入されて片持ち固定支持される。薄型巻上機をエレベータ昇降路１５に設置する際は、昇降路１５内に取付けられた巻上機固定部材に、振動抑制を目的とする防振ゴムを介して筐体１を固定するものである。

筐体１の内部かつ主軸３の外側の位置には、筐体１と一体構造の円管状の突起が設けられており、その外周面にモータの固定子１２を嵌め合い勘合する。固定子１２は主に電磁鋼板を積層した固定子鉄心１３、U相、V相、W相から成る三相の固定子巻線１４、および絶縁部材により構成され、固定子巻線１４は固定子鉄心１３に設けられたスロット内に配置される。固定子巻線１４は巻上機の薄型化を目的に、コイルエンド高さの縮小が比較的容易な集中巻線１４とする。なお前述の固定子１２を固定するための円管状の突起は筐体１と一体物ではなく、筐体１から分離可能な別部材であり、筐体１にボルト固定あるいは嵌め合い勘合されるようなものでも良い。また固定子１２と円管状の突起外周部を嵌め合い勘合ではなく隙間勘合とし、固定子鉄心１３のヨーク部に設けられた貫通穴を使って、ボルトで筐体１内部側面に固定しても良い。なお貫通穴は円周方向に複数個設ける必要がある。

筐体１の中心部に設けられたボス部には主軸３の端部を固定支持し、主軸３の他端には複数個の軸受４が配置され、綱車２は軸受４を介して回転自在に支持される。ブレーキドラム５はモータの固定子１２に対向する形で、固定子１２の外周方向の外側かつ筐体１の内部に配置し、ブレーキドラム５と綱車２は鋳鉄などで一体に成形する。ただしブレーキドラム５と綱車２は分離可能な別部材とし、ボルトや嵌め合い勘合などで接続しても良い。

ブレーキドラム５の内周面には複数の永久磁石１１を張付け、ブレーキドラム５が回転子ヨークを兼用する表面磁石式モータの回転子を構成する。したがって、この場合、ブレーキドラム５は磁性体である必要があり、鋳鉄はそれに相当する。ブレーキドラム５が非磁性体である場合や、磁性体ではあるものの回転子ヨークとしての機能を十分に果たせない場合、具体的にはブレーキドラム５の厚さが薄いためにモータとして必要な磁路断面を確保できない場合や、磁化特性が悪い材質などの場合は、ブレーキドラム５内周面にブレーキドラム５とは別部材の磁性体を取付けて、そのブレーキドラム５とは別部材の磁性体の内周面に永久磁石１１を貼り付けても良く、磁性体は鉄損を抑制するために積層電磁鋼板で構成するのが望ましい。

また積層電磁鋼板で構成する場合、永久磁石１１を電磁鋼板内部に埋め込んだいわゆる埋め込み式モータの回転子としても良く、また埋め込み式とすることが容易となる。永久磁石１１は周方向にN極とS極を交互に配置し、N極とS極の数は同一であり、その数はモータ極数の半分である。回転子は筐体１に固定された固定子１２の外側に、エアギャップを挟んで径方向に対向する形となり、いわゆるアウタロータ型のモータを構成する。本モータ部で発生した回転トルクは、ブレーキドラム５を介して綱車２に伝達し、綱車２に巻きかけられた複数本のロープを駆動する。ロープはエレベータ乗りかご１７と釣合いおもりをつるべ式に懸垂しており、ロープを駆動することで乗りかご１７を上下方向に昇降せしめるものである。

筐体１の上下には電磁ブレーキ装置６が1セットずつ固定され、巻上機としては2セットの互いに独立した電磁ブレーキ装置６を備える。電磁ブレーキ装置６は主に電磁石７、制動バネ、ブレーキパッド８、ブレーキパッド支持部材９で構成され、同一構造の電磁ブレーキ装置６を筐体１の上下に1セットずつ取付ける。
筐体１の上下には穴または切り欠きが設けられており、ブレーキパッド８およびブレーキパッド支持部材９は、その穴または切り欠きを貫通する形で配置される。ブレーキパッド８とブレーキドラム５が接触する周方向の中心位置は、上下いずれも巻上機の幅方向の中心軸上にあり、すなわち綱車２およびブレーキドラム５の回転軸に対して180°対向する位置関係であり、それぞれのブレーキパッド８がブレーキドラム５を外周方向から中心方向に押し付ける力を、互いの押し付け力で相殺できるような構成となっている。

次に電磁ブレーキ装置６に関して、電磁ブレーキ装置６の厚さは、電磁ブレーキ装置６を除いた巻上機全体の軸長と同一か、または小さく、さらに電磁ブレーキ装置６の幅は綱車２の直径よりも小さいものとする。この条件を満たす電磁ブレーキ装置６であれば、部品構成や形状は問わない。例えば電磁石７の外形形状で言えば、円形でも四角形などの角形でも良い。
薄型巻上機を使用する機械室レスエレベータの場合、通常、綱車２に巻きかけられるロープ２０の接触角度は約180°であり、綱車２に巻きかけられたロープ２０は、巻上機から見て上方または下方に向かって、ほぼ垂直に走るのが一般的である。したがって、ロープ２０が通過する空間には電磁ブレーキ装置６のような構造物が存在してはならない。電磁ブレーキ装置６の厚さを、電磁ブレーキ装置６を除いた巻上機の軸長と同一または小さく、さらに電磁ブレーキ装置６の幅を綱車２の直径よりも小さいものとすることによって、固定部材を除く電磁ブレーキ装置６をロープとロープの間、かつ綱車２および筐体１の上部にあるデッドスペースに配置することが可能となり、電磁ブレーキ装置６とロープの干渉を避けることが可能であるのと同時に、機械室レスエレベータ用の薄型巻上機として重要な薄型巻上機全体の軸長および幅方向の寸法を縮小することが可能となる。

一方、前述の綱車２および筐体１上部のデッドスペースに電磁ブレーキ装置６を配置することで、薄型巻上機全体の高さ寸法は拡大する傾向となるが、昇降路１５は高さ方向には広い空間を持っており、薄型巻上機を昇降路１５上下方向の中間に配置する機械室レスエレベータにおいては、巻上機全体の高さ寸法を削減する利点は小さい。
次に電磁ブレーキ装置６を、綱車２および筐体１の上部にあるデッドスペースに納めるための電磁ブレーキ装置６の実施形態について示す。一般に電磁石７の断面形状は円形(真円)が最も効率が良く、さらに製作性も良い。一般に円形断面形状から離れるにしたがい、例えば角形の電磁石７などは効率も製作性も悪化してしまう。そこで本実施例では円形の電磁石７を使用して電磁ブレーキ装置６を構成する。
円形電磁石７の外径寸法は、巻上機全体の軸長を小さくするために電磁ブレーキ装置６を除く薄型巻上機全体の軸長以下とするが、乗りかご１７の積載質量が小さい、あるいは乗車定員が小さい機械室レスエレベータで使用する薄型巻上機全体の軸長は、一般に百数十mm程度と非常に小さな軸長とする必要があり、必然的に円形電磁石７の外径寸法の縮小が必須である。そこで電磁石７の外径寸法を百数十mm以内に収めるために、電磁石７コアと制動ばねを分離し、電磁石７コアの外側に複数の制動ばねを配置する構成とする。

巻上機用の電磁ブレーキ装置６には、電磁石７コア内部に制動ばねを入れるための穴を設けて、その穴に制動ばねを設置するものもあるが、コア内部に制動ばねを入れるための穴を設けると磁路が小さくなってしまい、それを補完するために、すなわち磁路を拡大するために、電磁石７外径を大きくするのが一般的である。しかし本発明では電磁石７外径寸法の縮小が重要であるため、コア内部に制動ばねを設置せずにコアの外側に配置することで、電磁石７の外径寸法を縮小することが可能であり、薄型巻上機としての軸長を満足することができる。

図４および図5は、特に電磁ブレーキ装置と筐体間の固定仕方の他の実施例を示し、同一部には同一符号を付して説明を省略する。

前記実施例では、電磁石７を筐体１に直接固定しているが、本実施例では、電磁ブレーキ装置６は固定部材５０を介して筐体に取り付けるようにしている。この場合の固定部材５０は、図４に示すようにロープ２０の妨げにならないように薄型にすることで、ロープ２０との干渉を防ぐことができる。したがって、本発明でいう電磁ブレーキ装置は、この
固定部材５０は含まず、また、この電磁ブレーキ装置６をロープ２０の間に挟まれる領域に設置しているという点で本発明の一実施例に相当する。

図７〜図９は、特に電磁ブレーキ構成部分の他の実施例を示し、同一部には同一符号を付して説明を省略する。

図示するように、電磁ブレーキ装置６は主に電磁石７、制動ばね５１、ブレーキパッド８、ブレーキパッド支持部材９および電磁石支持部材５０から成り、電磁石７は主に内部に巻線１４を埋め込んだコアと、エアギャップを介して対向配置されるアマチュアから構成される。電磁石支持部材５０にはコアを固定し、ブレーキ動作時はアマチュアが相対的に動く機構となっている。アマチュアにはブレーキパッド支持部材９に繋がる支柱が固定され、ブレーキパッド支持部材９にはブレーキパッド８が取付けられており、前述の支柱によりアマチュアとブレーキパッド支持部材９およびブレーキパッド８が一体に動作するものである。

制動ばね５１はコアの外側に複数個配置されるが、巻上機全体の軸長を小さくすると共に、電磁石７の外径寸法を最大限大きくするために、薄型巻上機全体を正面または背面から見た時に、制動ばね５１をコアの外側かつ左右、更に巻上機の軸手方向に関して、制動ばね５１がコアからはみ出ない位置に設置する。一般に機械室レスエレベータで使用する薄型巻上機の軸長は綱車２の直径よりも小さいため、電磁ブレーキ装置６を除く巻上機全体の軸長よりも小さな外径寸法の円形電磁石７を使用すると、電磁石７の外径寸法は綱車の直径よりも小さくなる。したがって、電磁石７とロープ２０の間にはデッドスペースが存在し、そのデッドスペースに制動ばねを設置するものである。
巻上機の幅方向に関するアマチュアの外形寸法はコアよりも大きく、コアから飛び出た部分に制動ばねの一端を固定する。他端はコアの支持部材に固定し、ばね力はアマチュアを介してブレーキパッド８に伝達する。逆に電磁石７が動作する時は、ばね力に逆らいながらアマチュアがコアに引き寄せられ、アマチュアと一体に動作するブレーキパッド８がブレーキドラム５から離れる機構となっている。

図１０は、特に巻上機を構成するモータ部の他の実施例を示し、同一部には同一符号を付して説明を省略する。前記実施例ではモータ部をアウターロータ型で構成しているが、図１０はインナーロータ型で構成した例を示す。この場合、図に示すように、モータ部周辺の構造のみをアウターロータからインーナロータに変更すれば良く、この場合も本発明の効果、即ち巻上機の幅寸法を抑制するという効果を奏することができる。

１・・・筐体
２・・・綱車
３・・・主軸
４・・・軸受
５・・・ブレーキドラム
６・・・電磁ブレーキ装置
７・・・電磁石
８・・・ブレーキパッド
９・・・ブレーキパッド支持部材
１０・・・回転子鉄心
１１・・・永久磁石
１２・・・固定子
１３・・・固定子鉄心
１４・・・固定子巻線
１５・・・昇降路
１６・・・昇降路壁
１７・・・乗りかご
１８・・・薄型巻上機
１９・・・釣合いおもり
２０・・・ロープ

Claims (14)

1. エレベータの懸垂荷重を支持する筐体と、筐体に片持ち固定支持された主軸と、主軸の他端に固定された軸受を介して取付けられた綱車と、綱車と一体になって回転するとともに綱車よりも大径のブレーキドラムと、ブレーキドラムを制動する電磁ブレーキ装置とを備えたエレベータ用薄型巻上機において、前記電磁ブレーキ装置による制動部が前記ブレーキドラムの外周面に対向して配置され、かつ当該電磁ブレーキ装置を前記筐体の上下2箇所に設置したことを特徴とするエレベータ用薄型巻上機。
2. 請求項１記載において、前記電磁ブレーキ装置は前記網車の中心からの水平線を基準にして上下に夫々配置され、前記網車に巻き掛けられるロープに挟まれる領域に少なくとも上側の電磁ブレーキ装置を配置することを特徴とするエレベータ用薄型巻上機。
3. 請求項１記載において、前記電磁ブレーキ装置は前記電磁石を筐体に固定することを特徴とするエレベータ用薄型巻上機。
4. 請求項１記載において、前記電磁ブレーキ装置は保持部材を介して筐体に固定することを特徴とするエレベータ用薄型巻上機。
5. 請求項1記載において、前記電磁ブレーキ装置の巻上機軸方向の最大外形寸法が、前記電磁ブレーキ装置を除いた巻上機全体の軸方向の最大外形寸法と同一またはそれ以下であることを特徴とするエレベータ用薄型巻上機。
6. 請求項1記載において、電磁ブレーキ装置は当該電磁ブレーキ装置の綱車の直径方向の最大外形寸法が、綱車の直径よりも小さいことを特徴とするエレベータ用薄型巻上機。
7. 請求項1記載において、前記電磁ブレーキ装置は、前記ブレーキドラム回転軸に対して対向配置され、ブレーキドラム押付力を互いに相殺できる位置に設置することを特徴とするエレベータ用薄型巻上機。
8. 請求項1記載において、前記電磁ブレーキ装置は巻上機の幅方向の中心軸上に設置されて、ブレーキドラムを制動する中心位置を巻上機の幅方向の中心とすることを特徴とするエレベータ用薄型巻上機。
9. 請求項1記載において、前記電磁ブレーキ装置は制動バネ力および電磁吸引力の増幅機構を持たず、制動バネの制動ストロークおよび電磁石の作動ギャップは前記ブレーキパッドとブレーキドラム間の制動ギャップと等しいことを特徴とするエレベータ用薄型巻上機。
10. 請求項1記載において、前記電磁ブレーキ装置の制動ばねが電磁石の外側にあり、巻上機軸手方向に関して電磁石の外形寸法よりも内側に設置されることを特徴とするエレベータ用薄型巻上機。
11. 請求項1記載において、前記筐体内部には三相交流モータが内蔵されており、その固定子巻線は集中巻、回転子は複数の永久磁石を配置した磁石モータであることを特徴とするエレベータ用薄型巻上機。
12. 請求項1１記載において、前記固定子は筐体、前記回転子はブレーキドラムに固定され、前記固定子と前記回転子はエアギャップを介して径方向に対向する形で構成され、エアギャップの直径が綱車の直径よりも大きいことを特徴とするエレベータ用薄型巻上機。
13. 請求項１記載のエレベータ用薄型巻上機であって、当該薄型巻上機をエレベータ昇降路内の乗りかごと昇降路壁との間に配置したことを特徴とするエレベータ装置。
14. 請求項１３記載において、前記乗りかごと昇降路壁との間であって、前記薄型巻上機と並設する領域に釣合いおもりを配置したことを特徴とするエレベータ装置。

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