JP2013245076A - エレベーター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レアアースレス磁石モータを備えるとともに、昇降路の体積を拡大させない巻上機を備えたエレベーター装置を提供する。
【解決手段】エレベーター装置を、前記躯体部の幅寸法Ｗは同寸法で且つ前記シーブ径を小径化するとともに、小径化したシーブ５に巻き掛けられた主ロープが当接し、小径化前の主ロープの位置近傍へ案内する反らせプーリ２３を備えて前記巻上機を構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗りかごを昇降させる巻上機を有するエレベーター装置に関する。

一般的にエレベーターは、乗りかごの定格積載量のおよそ半分の積載量にバランスする重量のつり合錘と乗りかごとがロープによって連結されており、モータに直結した巻上機シーブで前記ロープを巻き上げることで乗りかごとつり合錘とが釣瓶式に昇降路内を昇降するよう構成されている。

また巻上機は、シーブとこのシーブに巻き掛けられたロープとの間の摩擦力によってトルクをロープに伝達する、いわゆるトラクション駆動方式を採用している。

近年では、昇降路の体積を縮小するため、巻上機を昇降路内に配置する機械室レスエレベーターが主流となりつつある。

このタイプのエレベーターでは、巻上機のコンパクト化を図るため、乗りかごの移動量に対して巻上機の巻き取り量が２倍となる２：１ローピングを採用している。

さらにこのローピングでは、巻上機に必要なトルクが１：１ローピングの半分で済むため、モータの小型化が可能である。

さらにこの巻上機の小型化を目的として巻上機シーブを小径化する構成が従来から提案されていた（特許文献１参照）。

特開２００４−１０６９８４号公報

ところで近年において、巻上機に用いられている磁石の材料であるネオジムを含むレアアースの価格が高騰しており、レアアースレス磁石モータを実現する上でも、シーブを小径化することが検討されている。

しかし上記特許文献１に記載の巻上機では、レアアースレス磁石モータの実現に関する考慮はなされておらず、上記価格高騰に伴い、巻上機のコストを大幅に増大させる懸念が有った。

本発明は上記不都合を鑑みてなされたものでその目的は、レアアースレス磁石モータを備えるとともに、昇降路の体積を拡大させない巻上機を備えたエレベーター装置を提供するにある。

本発明は、上記目的を達成するために、躯体部と、この躯体内部に設けられる固定子と回転子とから成るモータと、このモータの回転軸に連結されて回転するとともにロープが巻き掛けられるシーブとを含む巻上機と、前記ロープにより駆動力を伝達され釣瓶式に昇降する乗りかごおよびつり合錘とを備えたエレベーター装置において、前記躯体部の幅寸法は同寸法で且つ前記シーブ系を小径化するとともに、小径化シーブに巻き掛けられたロープが当接し、小径化前のロープの位置近傍へ案内する反らせプーリを備えて前記巻上機を構成したことを特徴とする。

本発明は、レアアースレス磁石モータを備えるとともに、昇降路の体積を縮小可能な巻上機を備えたエレベーター装置を提供することができる。

本発明であるエレベーター装置の巻上機の斜視図。 本発明であるエレベーター装置の巻上機の正面図。 本発明であるエレベーター装置の巻上機の側面図。 本発明の第２の実施例を示す巻上機の正面図。 本発明の第３の実施例を示すエレベーター装置の斜視図。 本発明の対象となる機械室レスエレベーター装置の斜視図。 本発明の対象となる機械室レスエレベーター装置の昇降路断平面図。

以下、本願発明の一実施例について図面を用いて説明する。

まず、本発明が対象とする機械室レスエレベーターの全体構成を図６および図７を用いて説明する。

図６は、本発明が対象とする機械室レスエレベーターの全体斜視図、図７は、本発明が対象とする機械室レスエレベーターの平面図（昇降路断平面図）である。

図６に示すように、このエレベーターは、巻上機３０を昇降路内に設け、つり合錘２を乗りかご１の後方隙間に設置したタイプである。

巻上機３０は、モータ４とシーブ５によって構成するが、モータ４に必要なトルクを低減して巻上機３０の小型化を図るため、乗りかご１の移動量に対して巻上機３０の巻き取り量が２倍となる２：１ローピングの構成を採用している。

モータ４は静粛性を図るため、永久磁石式のギヤレスモータを用いる。

機械室レスエレベーターでは、乗りかご１上方の隙間寸法を縮めるため、せり上げ用のかご下プーリ６ａ、６ｂを乗りかご１の下方に設置する。

この機械室レスエレベーターのロープ３の一端は、ばね４２を介して図示しない昇降路頂部に設けられた梁に固定されている。

そしてこの一端側から垂下したロープ３は、つり合錘２に設けられたつり合錘プーリ８に巻き掛けられた後に上方に張設され前記梁に取り付けられた頂部プーリ７ｃに巻き掛けられた後垂下される。

次に、かご下プーリ６ｂ、６ａに巻き掛けられた後、上方に張設されて前記梁に取り付けられた頂部プーリ７ａ、７ｂに巻き掛けられた後、再度垂下してシーブ５に巻き掛けられ、他端側のロープ端は、ばね４１を介して図示しない昇降路頂部に設けられた梁に固定されることでロープ３はローピングされている。

また図７に示すように、本発明が対象とするエレベーターは、巻上機３０を、昇降路の後方（乗りかご１の背面）に配置し、シーブ５は昇降路４５の壁面に向かい合うように配置している。

ここで頂部プーリ７ａと７ｂを通過したロープ３は、プーリ７ｂの端部４３からシーブ５の端部４４に向かうようローピングされる。

次に、本発明であるエレベーター装置の巻上機の構造について図１〜図３に基づき説明する。

ここで、図１は本発明であるエレベーター装置の巻上機の斜視図、図２は本発明であるエレベーター装置の巻上機の正面図、図３は本発明であるエレベーター装置の巻上機の側面図である。

図１、図２に示すとおり、エレベーター装置の巻上機３０は、モータ４と、このモータ４の駆動軸に連結されて回転し、且つ前記ロープ３が巻き回されるシーブ５と、このシーブ５の垂直投影面を覆うよう設けられ前記ロープ３に当接する反らせプーリ２３とを有して構成されている。

また、モータ４は、回転子（ロータ）２２と固定子（ステータ）２４部分からなり、固定子（ステータ）２４の内側にある回転子（ロータ）２２が回転する、インナーロータ方式の構成である。

固定子（ステータ）２４はスロットを有する積層した電磁鋼板からなり、これに銅線からなるコイル２５を巻き付けている。

エレベーター用のモータ４は、低速で大トルクの特性が求められるとともに、静粛性を図るため、ギヤレス方式で永久磁石式が主流なのが現状である。

これに適するモータ用の磁石としては、吸引力の高いネオジム磁石を用いている。

しかし、近年は、ネオジム、ディシプロシウム等のレアアース材料の価格が高騰しており、レアアース材料を不要としたフェライト磁石等の活用したレアアースレス磁石モータが求められている。

そして仮に、モータの磁石に吸引力の劣るフェライト磁石を用いて、ネオジム磁石と同等の吸引力を得ようとするなら、大型のフェライト磁石を必要とすることから、モータが大型化し、モータを含む巻上機の全幅寸法Ｗは、昇降路に入らないサイズ、もしくは昇降路寸法がモータに合わせて拡大することになる。

本発明の実施の形態によれば、シーブ直径Ｄｓと巻上機の全幅寸法Ｗを独立の設計パラメータ（従来は、シーブ直径Ｄｓを決めると、必要な巻上機全幅寸法Ｗが一意に決まる）として設計できる。

このため、まず、昇降路面積から許容できる巻上機全幅寸法Ｗを定め、この体格寸法Ｗ（モータを収納する躯体の幅寸法）、かつフェライト磁石で発生できるトルクを求め、最終的にシーブ５の寸法を定めて巻上機を設計することができる。

つまり、フェライト磁石の使用量を低減させても、シーブ５を小径化すれば、発生させるモータトルクを低下させないようにすることができ、フェライト磁石を使用したレアアースレス磁石モータでも小型化を図ることが可能である。

すなわち、図１に示すように、反らせプーリ２３の直径Ｄｐは、昇降路のレイアウトを考慮して定めるが、例えば、昇降路に設置できる巻上機の許容寸法幅（巻上機全幅寸法）Ｗ＝６８０mm、シーブ直径Ｄｓ＝Φ２４０mm、反らせプーリ直径Ｄｐ＝４００〜４２０mmとする。

反らせプーリ直径Ｄｐ＝４００mmであれば、シーブ直径ＤｓがΦ４００mmの場合と同様のレイアウトで、シーブ５を小径化した分だけの磁石使用量を削減することができる。

この効果は、シーブ５を小径化するほど大きくなる。

ここで、シーブ直径Ｄｓ＝１５０〜２４０mm、反らせプーリ直径Ｄｐ＝４００とすれば、Ｄｐ／Ｄｓは１.６７〜２.６７の間となる。

なお、さらに細径ロープを用いて、シーブの小径化すれば巻上機に必要なトルクを低減することができる。

例えば、Φ６mmやΦ８mmの細径ロープでは、シーブ直径ＤｓはそれぞれΦ２４０mm、Φ３２０mm以上になる。

ところで図７に示すとおり、シーブ５の直径をＤｓ、巻上機の全幅寸法（モータを収納する躯体の幅寸法）をＷとすれば、シーブ端部４４と巻上機３０の端部の距離Ｗ₁は（Ｗ−Ｄｓ）／２となる。

薄型巻上機のシーブ５から突出した端部は、昇降路の幅方向で最も突出する部分となる。

ここで、頂部プーリ７ｂとシーブ５のロープ３の面外方向の入射角（一般にフリート角）が小さくなるように端部４３とシーブ端部４４を断面内で一致させた場合、この距離Ｗ₁を小さくでき、この突出部分Ｗ₁を削減することができる。

言い換えれば、距離Ｗ₁が大きい場合には、巻上機がＸ方向において左側に突出するため、昇降路幅寸法Ｗｈが拡大してしまう。

そして、シーブ５の直径Ｄｓを小さくするに応じて、上記式の通り、距離Ｗ₁は大きくなり昇降路幅寸法Ｗｈが拡大してしまう要因となってしまう。

よって本発明の実施の形態では、図１〜図３に示すとおり、シーブ５の上方に反らせプーリ２３を配置した。

ロープ３は、シーブ５と反らせプーリ２３の両者に巻き掛けられるので、ロープ３の出口は、反らせプーリ２３の直径Ｄｐによって決まる。

よって、シーブ５を小径化したとしても、反らせプーリ２３により端部４３とシーブ端部４４とを近接させることができる（小径化前のロープ３の位置近傍へ案内することができる）ことから、距離Ｗ₁が大きくなっても、前記突出寸法に相当するＤ₁を小さくできる。

すなわち、シーブ５を小径化したとしても、巻上機３０を突出させることなく、昇降路幅寸法Ｗｈを拡大する弊害を防ぐことができる。

さらに、シーブ５を小径化したモータの場合、シーブ５の回転数が増大するため、モータの温度が上昇しやすい。

よって、図１、図２に示すとおり、反らせプーリ２３に周囲の空気を撹拌するファン２９を設ければ、図３中の左から右へ向けた空気の流れを作ることができ、この空気流によりモータの温度上昇を低減することができる。

ところで、モータの筐体厚さ（巻上機の厚さ寸法）Ｌやシーブ５のシャフト類の寸法は、シーブ５の小径化とは無関係で、かごの自重や積載荷重によって決まる懸垂荷重が変わらなければ、これらを小型化することはできないため、一般的に巻上機の全幅寸法（モータを収納する躯体の幅寸法）Ｗを容易に小さくすることはできない。

よって、シーブ５を小径化したシーブ径の縮小率よりも緩和した（シーブの小径化以前の直径よりも大径化した）大径のロータ（回転子）２２を持つモータ４とし、体格寸法（モータ４を収納する躯体の幅寸法）Ｗを縮小せず余裕を持たせて構成すると、ロータ（回転子）２２のギャップ半径も大きく取れるので、モータ４の大トルク化を実現できる。

さらに本実施の形態によれば、シーブ５を小径化して、モータ４の幅寸法（モータ４を収納する躯体の幅寸法）Ｗを極限まで小さくせず余裕を持たせて、磁気回路部を設計すれば、エアギャップ（回転子）直径Ｄｒ１を大きくとれるので、フェライト磁石の使用量を削減し、レアアースレスモータの小型化に貢献可能である。

一方、図３に示すとおり、回転子（ロータ）２２の表面には、磁石２６が貼り付けられており、その回転子（ロータ）２２の内側をブレーキの制動面として、回転子（ロータ）２２内部にブレーキを配置する。

このブレーキは、制動面と接触するブレーキシュー２０ａ、２０ｂと、これを吸引、釈放する電磁コイル２１ａ、２１ｂ、図示しないがシューを回転子（ロータ）２２に押し付ける制動ばねを左右に一対設けている。

そして、乗りかごを停止しているときには、電磁コイル２１ａ、２１ｂは釈放された状態で、制動ばねがブレーキシュー２０ａ、２０ｂを制動面に押し付ける。一方、乗りかごの昇降開始時には、この電磁コイル２１ａ、２１ｂを吸引して、ブレーキシュー２０ａ、２０ｂを制動面から離間するよう動作する。

本発明の実施の形態によれば、シーブ５を小径化しつつ、反らせプーリ２３を設置することで大径化した回転子（ロータ）直径Ｄｒ１となり、ブレーキ装置はばねによる制動面への押付力が小さくて済む。

このため、吸引力の小さい電磁コイル２１ａ、２１ｂで、ブレーキシュー２０ａ、２０ｂを動作させることができるため、ブレーキを回転子（ロータ）２２内部に実装することが可能となる。

ところで、ロープ３のシーブ５への巻付角は、反らせプーリ２３を設置しない場合にはおよそ１８０゜であるが、図１、図２に示すとおり、本発明の実施の形態によれば、反らせプーリ２３を設置した分だけ、ロープ３のシーブ５への巻付角は小さくなる。

巻付角が小さくなると、伝達可能なトラクションが低下するため、ロープ３の構成としては、例えば外周部分を樹脂で被覆したロープを用いるとよい。

一般に樹脂と鋼の摩擦係数は、鋼同士に比べて大きいので、巻付角を縮小しても、従来の１８０゜巻付角と同等以上のトラクションを確保することができる。

また同じ理由で、反らせプーリ２３の材質は、樹脂で構成すればトラクション確保の観点から望ましい。

また、外周を樹脂で被覆したロープ３では、シーブ５溝との直接接触がなく、この接触による摩耗がないことから、素線の直径を小さくすることができ、屈曲性に優れた柔軟なロープを構成することができる。

これにより、シーブ直径Ｄｓとロープ直径Ｄｒの比率Ｄｓ／Ｄｒが２０以下（通常の鋼線ロープは４０以上）で構成することができる。

さらに反らせプーリ２３を樹脂材で構成することによって、ロープ３の表面にある素線の擦れ摩擦を抑制することが可能で、ロープ寿命の低下を防止することができる。

また、ロープ３との間でトラクションを発生させる必要はなく、巻付角が浅く面圧は低いため、反らせプーリ２３の溝の損傷は小さく抑えることができる。

さらにまた、シーブ５の回転角を計測する回転量検出器（エンコーダ）２７は、通常シーブ５と同軸上に取り付けられるが、本発明の実施の形態によれば、図３に示すように、反らせプーリ２３の同軸上に設ける。

これにより、モータ４の発熱により温度上昇が高い部位から、電子部品である回転量検出器（エンコーダ）２７を離すことが可能で、信頼性の高い動作を実現できる。

本発明の第２の実施形態を、巻上機の正面図を表す図４を用いて説明する。

本発明の実施例では、反らせプーリの直径Ｄｐは、シーブ直径Ｄｓよりも小さくしてあり、巻上機３０の中心からずれた位置に設置する。

特に、巻上機３０を昇降路４５の壁に近付けたい方向のみに反らせプーリ２３を配置することで、図２の構成と同様にロープ３の出口位置を変更することができる。

反らせプーリ２３は、巻上機３０本体に取り付けられるが、この取付部のベースは、ロープ３の張力の水平方向の分力を受ける。

この力に耐えるように、ベースを強固な構成とする必要があるが、第１の実施形態に比べると、巻上機全体の高さを縮小しコンパクトな巻上機を構成することができる。

よって本実施の形態においても、シーブ５を小径化したとしても、この小径化したシーブ５の直径よりも小さい直径寸法に形成し反らせプーリ２３により前述した端部４３とシーブ端部４４とを近接させることができることから、距離Ｗ₁が大きくなっても、前記突出寸法に相当するＤ₁を小さくできる。

すなわち、シーブ５を小径化したとしても、巻上機３０を突出させることなく、昇降路幅寸法Ｗｈを拡大する弊害を防ぐことができる。

最後に、本発明の第３の実施形態について、図５に示す機械室レスエレベーターの全体模式図を用いて説明する。

このエレベーターは、巻上機３０を昇降路の頂部に設け、つり合錘２を乗りかご１の側面に設置したレイアウトである。

プーリの数は図６に比べて少なくなるが、ロープ３はシーブ５の上側を通過して下方に向かって出ることになる。

このため、反らせプーリ２３をシーブ５の下方に配置すれば、第１の実施例と同様の効果が得られ、乗りかご１の左右に配置したレール（図示せず）との干渉を回避しやすく、巻上機３０の昇降路内での配置自由度を高めることができる。

以上、説明したように本発明は、磁石使用量を低減したレアアースレス磁石（フェライト磁石）モータ４を備えるとともに、昇降路の体積を拡大させない巻上機３０を備えたエレベーター装置を提供することができる。

１ 乗りかご
２ つり合錘
３ ロープ
４ モータ
５ シーブ
６ａ、６ｂ かご下プーリ
７ａ、７ｂ、７ｃ 頂部プーリ
８ つり合錘プーリ
２０ａ、２０ｂ ブレーキシュー
２１ａ、２１ｂ 電磁コイル
２２ ロータ（回転子）
２３ 反らせプーリ
２４ ステータ（固定子）
２５ コイル
２６ 磁石
２７ エンコーダ（回転量検出器）
２９ ファン
３０ 巻上機
４０ ドア
４１、４２ ロープ端部（ばね）
４３ 端部
４４ シーブ端部
４５ 昇降路
Ｄ₁ 反らせプーリ端から巻上機端までの距離
Ｄｓ シーブ直径
Ｄｐ 反らせプーリ直径
Ｗ₁ シーブ端から巻上機端までの距離
Ｗ 巻上機の全幅寸法（モータを収納する躯体の幅寸法）
Ｗｈ 昇降路幅寸法
Ｌ 巻上機の厚さ寸法
Ｄｒ１ ロータ（回転子）直径
Ｄｓ１ ステータ（固定子）直径

Claims (6)

1. 躯体部と、この躯体内部に設けられる固定子と回転子とから成るモータと、このモータの回転軸に連結されて回転するとともにロープが巻き掛けられるシーブとを含む巻上機と、前記ロープにより駆動力を伝達され釣瓶式に昇降する乗りかごおよびつり合錘とを備えたエレベーター装置において、
   前記躯体部の幅寸法は同寸法で且つ前記シーブ系を小径化するとともに、小径化シーブに巻き掛けられたロープが当接し、小径化前のロープの位置近傍へ案内する反らせプーリを備えて前記巻上機を構成したことを特徴とするエレベーター装置。
2. 請求項１に記載のエレベーター装置において、
   前記反らせプーリの回転軸と同軸にファンを設け、前記反らせプーリの回転に応じて前記ファンを回転させ、前記モータに向けて空気流を形成することを特徴とするエレベーター装置。
3. 請求項１に記載のエレベーター装置において、
   前記シーブの小径化以前の直径よりも大径化した回転子を備えて前記巻上機を構成したことを特徴とするエレベーター装置。
4. 請求項１に記載のエレベーター装置において、前記反らせプーリは前記小径化したシーブの直径よりも小さい直径寸法に形成したことを特徴とするエレベーター装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のエレベーター装置において、
   前記小径化したシーブのシーブ溝もしくは前記ロープの外周表面の少なくとも何れか一方に樹脂被覆処理を施したことを特徴とするエレベーター装置。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のエレベーター装置において、
   前記回転子の回転量検出器を、前記反らせプーリの同軸上に設置したことを特徴とするエレベーター装置。