JP2021141708A - 磁気減速機およびこの磁気減速機を備えた電機装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命化が実現された磁気減速機およびこの磁気減速機を備えた電機装置を提供する。【解決手段】磁気減速機１００は、複数の磁極を周方向に有する、高速回転子５１、低速回転子５２、固定子５３とを備え、高速回転子５１、低速回転子５２、固定子５３がそれぞれ空隙を介して同軸上に配置され、高速回転子５１は当該高速回転子５１の外部から回転力が与えられ、高速回転子５１および低速回転子５２間の磁束が、固定子５３により変調されて回転速度が変化されたトルクが低速回転子５２に伝達され、低速回転子５２は、回転電機３０のシャフト２５に接続されて、当該回転電機３０の回転速度を調整するものである。【選択図】図１

Description

本願は、磁気減速機およびこの磁気減速機を備えた電機装置に関するものである。

従来より、モータ等の回転電機の回転を制動する磁気減速機として、以下のような構成のブレーキ装置が開示されている。
即ち、従来のブレーキ装置は、ブレーキディスクとサイドプレートとアーマチュアとを有する。ブレーキディスクは円板状のディスク部を備える。ブレーキディスクは貫通穴を備え、この貫通穴に回転電機のシャフトが取り付けられる。ブレーキ装置は、無励磁状態ではアーマチュアが反負荷側へ押圧されて移動すると共にアーマチュアが負荷側に移動する。これによりアーマチュアがブレーキディスクに摩擦係合するとともに、サイドプレートがブレーキディスクの摩擦板に摩擦係合する。この結果、ブレーキディスクに摩擦力が付与され回転電機のシャフトの回転が制動される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−７９５３５号公報（段落［００４３］〜［００４６］、図１、図５）

上記従来のブレーキ装置では、回転を制動するためのブレーキ動作時において、動作している出力軸である回転電機の回転子に取り付けられたブレーキディスクに対し、サイドプレートとアーマチュアとを押し当てて摩擦係合させることでブレーキとして機能させている。しかしながら、このようなサイドプレートとアーマチュアとの摩擦係合による摩耗のため、ブレーキ装置の寿命が短くなってしまう場合があるという課題があった。
本願は、上記のような課題を解決するものであり、装置の長寿命化が実現された磁気減速機およびこの磁気減速機を備えた電機装置を提供することを目的とする。

本願に開示される磁気減速機は、
それぞれ周方向に複数の磁極を有する、第１回転子と、第２回転子と、第１固定子と、を備え、
前記第１回転子、前記第２回転子、前記第１固定子と、がそれぞれ空隙を介して同軸上に配置され、
前記第１回転子は該第１回転子の外部から回転力が与えられ、
前記第１回転子および前記第２回転子間の磁束が、前記第１固定子により変調されて回転速度が変化されたトルクが前記第２回転子に伝達され、
前記第２回転子は、第１回転体の回転軸に接続されて、該第１回転体の回転速度を調整する、
ものである。
また、本願に開示される電機装置は、
上記のように構成された磁気減速機と、
前記磁気減速機が回転軸に取り付けられた前記第１回転体および該第１回転体と同軸上に配置された第２固定子を備えた回転電機と、を備える、
ものである。

本願に開示される磁気減速機およびこの磁気減速機を備えた電機装置によれば、装置の長寿命化が実現された磁気減速機およびこの磁気減速機を備えた電機装置が得られる。

実施の形態１による磁気減速機と、この磁気減速機が取り付けられる回転電機とを備えた電機装置の概略構成を示す断面図である。 実施の形態１による磁気減速機を拡大して示す断面図である。 実施の形態１による磁気減速部の軸方向に垂直な断面図である。 実施の形態１による回転電機の斜視図である。 実施の形態１による回転電機を軸方向に垂直な方向から見た上面図である。 実施の形態１による回転電機にフレームを取り付けた状態を示す上面図である。 比較例のブレーキ部と、このブレーキ部が取り付けられる回転電機とを備えた比較例の電機装置の概略構成を示す断面図である。 実施の形態１による磁気減速機と、この磁気減速機が取り付けられる回転電機としての巻上機とを備えた電機装置の概略構成を示す断面図である。 比較例の電機装置の軸方向に垂直な方向からの概略構成を示す断面図である。 比較例の電機装置の軸方向に平行な方向からの概略構成を示す断面図である。 実施の形態２による磁気減速機と、この磁気減速機が取り付けられる回転電機とを備えた電機装置の概略構成を示す断面図である。 実施の形態２による磁気減速機を拡大して示す断面図である。 実施の形態２による磁気減速機の軸方向に垂直な断面図である。 実施の形態３による磁気減速機と、この磁気減速機が取り付けられる回転電機とを備えた電機装置の概略構成を示す断面図である。 実施の形態３による磁気減速機を拡大して示す断面図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による磁気減速機６０と、この磁気減速機６０が取り付けられる回転電機３０とを備えた電機装置１００の概略構成を示す断面図である。
図２は、図１に示す磁気減速機６０を拡大して示す断面図である。
図３は、図１に示す磁気減速機６０が有する磁気減速部５０の、軸方向に垂直な断面図である。
図４は、図１に示す回転電機３０の斜視図である。
図５は、図１に示す回転電機３０を、軸方向に垂直な方向から見た上面図である。
図６は、図５に示す回転電機３０にフレーム３２を取り付けた状態を示す上面図である。

図１に示すように電機装置１００は、モータ等の回転電機３０と、この回転電機３０の回転軸であるシャフト２５に接続される磁気減速機６０とを備える磁気減速機付き回転電機である。磁気減速機６０は、回転電機３０を駆動させる必要がある際には動作せず、回転電機３０にブレーキを付加する必要がある場合に動作し、回転電機３０の回転を制動する。
なお、以下に用いる図において、詳細を後述する磁気減速機６０の回転子における各方向を、周方向Ｚ、径方向Ｘ、径方向内側Ｘ１、径方向外側Ｘ２、磁気減速機６０の回転子の回転軸の軸心方向を軸方向Ｙとし、他の図も当該方向を基準としてそれぞれを示す。

先ず、回転を制動される回転電機３０の構成について説明する。
図４〜図６に示すように、回転電機３０は、第１回転体としての回転子２０と、この回転子２０と同軸に、設定された空隙Ｇａ１を隔てて径方向外側Ｘ２に配置される第２固定子としての固定子１０とを備える。

固定子１０は、固定子鉄心１とコイル３とを有する。固定子鉄心１は、複数の磁極片２を周方向Ｚに複数個、環状に組み立てて構成される。各磁極片２は、薄板状の電磁鋼板を軸方向Ｙに複数枚積層して構成されたものであり、周方向Ｚに延在するヨーク部としてのバックヨーク部２ｂと、このバックヨーク部２ｂから径方向内側Ｘ１に突出するティース部２ｔとを有する。各ティース部２ｔに巻線（マグネットワイヤ）が巻回されてコイル３が形成される。各磁極片２は、その径方向外側Ｘ２の外周面が図６に示すフレーム３２にそれぞれ焼嵌めされて、環状に固定される。

なお、固定子鉄心１は、上記のように各磁極片２により周方向Ｚに複数に分割される構成であるが、その分割数は問わない。あるいは固定子鉄心１は、複数に分割されない一円形状の構成でもよい。回転子２０は、永久磁石、誘導機のように銅やアルミを鋳込んだ状態であるかは問わない。また、８極４８スロットの永久磁石型の回転電機について説明するが、回転電機の極数およびスロット数は適宜増減可能である。
また、本実施の形態では永久磁石を回転子鉄心の中に埋め込んだＩｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ式の回転子を採用しているが、回転子鉄心の外周面に永久磁石を配置するＳｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ式を使用しても良い。
また、各磁極片２は薄板状の電磁鋼板を複数枚積層する構成に限らず、一体に作られた塊状のものでもよい。また、固定子鉄心１におけるコイル３は、分布巻き、集中巻きのどちらでも良い。また、各磁極片２をフレーム３２に焼嵌めすることで環状に固定する例を記載したが、各磁極片２をフレーム３２に圧入することで環状に固定してもよいし、磁極片２間を溶接することで環状に固定してもよい。

図５、図６に示すように、回転電機３０の回転子２０は、回転子鉄心２１と永久磁石２２とを備える永久磁石型回転子である。回転子鉄心２１は軸心位置にシャフト穴２１ｈが設けられる。このシャフト穴２１ｈにシャフト２５が挿通され、例えば焼き嵌め、圧入等でシャフト２５と回転子鉄心２１とが固定される。これにより回転子２０は、シャフト２５の軸心Ｃ３を中心に回転可能に支持される。

次に、磁気減速機６０の構成について説明する。
図１、図２に示すように磁気減速機６０は、磁気減速部５０と、この磁気減速部５０を駆動するための駆動用回転電機４０とを備える。

駆動用回転電機４０は、第２回転体としての回転子４１と、この回転子４１の径方向外側Ｘ２に配置される固定子４２とを備える。回転子４１は、回転軸としてのシャフト４３に固定され、このシャフト４３の軸心Ｃ１を中心に回転可能に支持される。

磁気減速部５０は、第１回転子としての高速回転子５１と、第２回転子としての低速回転子５２と、第１固定子としての固定子５３とを備える。そして、図３に示すように、径方向内側Ｘ１から順番に、高速回転子５１、低速回転子５２、固定子５３が、同軸上に並んで配置される。高速回転子５１と低速回転子５２との間に、空隙であるエアギャップＧａ２を有する。また低速回転子５２と固定子５３との間に、空隙であるエアギャップＧａ３を有する。固定子５３の径方向外側Ｘ２の外周面には、第１フレームとしてのフレーム５５が固定されている。

高速回転子５１は、軸心Ｃ２の位置にシャフト穴５１ｈが設けられ、このシャフト穴５１ｈにシャフト５４が挿通されて固定される。これにより、高速回転子５１は軸心Ｃ２を中心に回転可能に支持される。
シャフト５４は、図１に示すように、その軸心Ｃ２が、前述の駆動用回転電機４０のシャフト４３の軸心Ｃ１と同心となるようにシャフト４３と直列に接続される。こうして、駆動用回転電機４０の回転力がシャフト４３、５４を介して高速回転子５１に与えられることが可能となる。
なお、高速回転子５１は高速で回転するため、駆動用回転電機４０には小型の回転電機を使用する。

低速回転子５２は、図１に示すように、回転電機３０側の軸方向端部において、軸方向Ｙに突出する端部接続部５２Ｃを有する。そして、この端部接続部５２Ｃの軸心、即ち、低速回転子５２の軸心Ｃ２が、回転電機３０のシャフト２５の軸心Ｃ３と同軸となるようにカップリング部３１を介してシャフト２５と直列に接続される。こうして、低速回転子５２のトルクを回転電機３０の回転子２０に伝達させることが可能な構成となる。

また、磁気減速部５０の固定子５３を保持するフレーム５５は、軸方向Ｙの回転電機３０側の端部において、径方向外側Ｘ２に環状に延出する鍔状の保持部５５ｆを備える。この保持部５５ｆは、第２フレームとしての回転電機３０のフレーム６の内周面６ｉｎに当接し、回転電機３０側に向かって軸方向Ｙに延出する突出部５５ｆｔを備える。
この突出部５５ｆｔは、フレーム６の周方向Ｚに沿って少なくとも３箇所以上備えられており、回転電機３０側のフレーム６と磁気減速機６０側のフレーム５５との径方向Ｘに対する位置ずれが防止される。こうして、回転電機３０、磁気減速機６０間における軸心Ｃ３と軸心Ｃ２との同心が確保される。

また、高速回転子５１および固定子５３は、周方向Ｚに、設定された隙間を隔てて複数個設けられる磁石５１Ｍ、５３Ｍを備え、磁性を発生させる。また、低速回転子５２は、例えば電磁鋼板、圧粉鉄心等の軟磁性材料から成る、磁性体片としての磁性体５２Ｍを周方向Ｚに、設定された隙間を隔てて複数個備える。こうして、高速回転子５１、低速回転子５２、固定子５３は、磁石５１Ｍ、磁性体５２Ｍ、磁石５３Ｍにより周方向Ｚに複数の磁極が構成される。

なお、保持部５５ｆの突出部５５ｆｔは、フレーム６の周方向Ｚに沿って少なくとも３箇所以上備えられる構成を示したが、フレーム６の周方向Ｚに沿って延在する構成でもよい。

以下、磁気減速機６０による、回転電機３０の回転の制動原理について説明する。
回転電機３０の回転を制動する際は、先ず、駆動用回転電機４０により高速回転子５１に回転力を与え、高速回転子５１を設定された回転速度で回転させる。高速回転子５１の磁極と低速回転子５２の磁極との間の磁束は、固定子５３の磁極により変調され、回転速度が変化されたトルクが低速回転子５２に伝達される。低速回転子５２は、高速回転子５１の回転速度に対し、設定された減速比Ｇでの回転速度で回転する。

この減速比Ｇは、高速回転子５１の極数Ｎｈと、低速回転子５２の磁性体５２Ｍの個数Ｎｌとで決定され、Ｇ＝２Ｎｌ／Ｎｈと表される。
またこれらの、高速回転子５１の極数Ｎｈ、低速回転子５２の磁性体５２Ｍの個数Ｎｌ、駆動用回転電機４０により高速回転子５１に与えられる回転方向、低速回転子５２の磁性体５２Ｍ間の隙間Ｓ１、はそれぞれ、制動対象の回転電機３０の回転子２０の回転方向に対して逆回転方向のトルクを生じさせるように決定されている。
本実施の形態の磁気減速部５０では、減速比Ｇ＝６（Ｎｌ＝１２、Ｎｈ＝４）であり、固定子５６の極数Ｎｓは、２８個（Ｎｓ＝２（Ｎｌ±Ｎｈ／２））となっている。

このように、磁気減速機６０は、駆動用回転電機４０により与えられた回転速度で回転する高速回転子５１に対し、低速回転子５２を設定された減速比Ｇでの回転速度で回転させる。そして低速回転子５２において、制動対象の回転電機３０の回転子２０の正回転方向に対して逆回転方向となる大きな逆トルクを生じさせることで、磁気減速機６０は回転電機３０の回転を制動するブレーキとしての機能を果たす。

なお、低速回転子５２の回転方向は、回転の制動対象である回転子２０の回転方向の逆方向に限定されるものではない。上記の高速回転子５１の極数Ｎｈ、低速回転子５２の磁性体５２Ｍの個数Ｎｌ、高速回転子５１に与えられる回転方向、低速回転子５２の磁性体５２Ｍ間の隙間Ｓ１、がそれぞれ調整されて、制動対象の回転子２０の回転方向に対する逆トルクを生じさせられるのであれば、低速回転子５２は、回転子２０の回転方向と同方向に回転してもよい。

以下、比較例の電機装置１００ｒｅｆを用いて、本実施の形態の電機装置１００の効果について説明する。
図７は、比較例の磁気減速機６０ｒ１と、この磁気減速機６０ｒ１が取り付けられる回転電機３０とを備えた比較例の電機装置１００ｒｅｆの概略構成を示す断面図である。

この比較例の電機装置１００ｒｅｆの要部として、回転電機３０のシャフト２５に取り付けられるプレート６１ｒ１がある。磁気減速機６０ｒ１が動作している場合、磁気減速機６０ｒ１が有するブレーキユニット６２ｒに備え付けられているブレーキプレート６１ｒ２は、バネ６３のバネ圧で図中矢印にて示すＰ１方向に移動する。そして、このブレーキプレート６１ｒ２が、回転しているプレート６１ｒ１に接触してプレート６１ｒ１を押し付ける。これにより、回転電機３０の回転が制動され、磁気減速機６０ｒ１はブレーキとしての機能を果たす。

回転電機３０を再び動作させる場合は、磁気減速機６０ｒ１に巻回してある図示しないマグネットワイヤに電流を流すと、その際に発生する磁気吸引力がバネ６３のバネ荷重よりも大きくなる。そしてプレート６１ｒ１に接触していたブレーキプレート６１ｒ２が解放され、回転電機３０の回転子が動作する構造である。一方で、この比較例の電機装置１００ｒｅｆでは、回転電機３０のプレート６１ｒ１にブレーキプレート６１ｒ２を押し付けて回転電機３０の回転子を停止させる構造であることから、プレート６１ｒ１及びブレーキプレート６１ｒ２が摩擦により消耗する可能性がある。またプレート６１ｒ１とブレーキプレート６１ｒ２との接触による音、振動が生じ、製品の使用環境が限定される場合がある。

これに対して、本実施の形態の磁気減速機６０および電機装置１００では、出力軸である回転電機３０のシャフト２５に対して、磁気減速機６０により非接触で逆トルクを負荷できることから、摩耗による装置部品の損傷を防止できる。

以下、エレベータ等のワイヤーロープを巻き上げる巻上機３０ａの駆動モータに対して本実施の形態の磁気減速機６０を適用させた構成例を図を用いて説明する。
図８は、実施の形態１による磁気減速機６０と、この磁気減速機６０が取り付けられる回転電機としての巻上機３０ａとを備えた電機装置１００ａの概略構成を示す断面図である。

図８に示すように、低速回転子５２の軸心Ｃ２は、巻上機３０ａの駆動モータのシャフト２５の軸心Ｃ３と同軸となるようにカップリング部３１を介してシャフト２５に接続される。このように、エレベータ等の巻上機３０ａの駆動モータのような、回転の制動に大きなトルクが必要となる場合においても、本実施の形態の磁気減速機６０を適用させ、駆動モータの回転方向に対して逆回転方向となる大きな逆トルクを負荷させて、巻上機３０ａを停止させることが可能である。

以下、この本実施の形態の電機装置１００ａの効果について、比較例の電機装置を用いて説明する。
図９は、巻上機３０ａに対して比較例の磁気減速機６０ｒ２を取り付けた場合の、比較例の電機装置における軸方向に垂直な方向からの概略構成を示す断面図である。
図１０は、巻上機３０ａに対して、図９の磁気減速機６０ｒ２と異なる構成の比較例の磁気減速機６０ｒ３を取り付けた場合の、比較例の電機装置における軸方向に平行な方向の概略構成を示す断面図である。

図９に示す比較例の磁気減速機６０ｒ２は、巻上機３０ａの回転子２０ａの径方向外側Ｘ２に配置され、図中矢印Ｐ２で示す方向に移動可能なブレーキプレート６１ｒ３を備える。そして、磁気減速機６０ｒ２は、巻上機３０ａの回転の制動時には、このブレーキプレート６１ｒ３を、巻上機３０ａの回転子２０ａの径方向外側Ｘ２の外周面に対して押し付けて巻上機３０ａの回転を制動する。

また、図１０に示す比較例の磁気減速機６０ｒ３では、巻上機３０ａの回転子２０ａの径方向内側Ｘ１に配置され、図中矢印Ｐ３で示す方向に移動可能なブレーキプレート６１ｒ４を備える。そして、磁気減速機６０ｒ３は、巻上機３０ａの回転の制動時には、このブレーキプレート６１ｒ４を、巻上機３０ａの回転子２０ａの径方向内側Ｘ１の内周面に対して押し付けて巻上機３０ａの回転を制動する。

上記のように、比較例の磁気減速機６０ｒ２、６０ｒ３のブレーキ構造は、図９に示したように回転子２０ａの径方向外側Ｘ２からブレーキプレート６１ｒ３を押し付けて止める場合と、図１０に示したように回転子２０ａの径方向内側Ｘ１からブレーキプレート６１ｒ４を押し付ける場合とがある。双方のブレーキ構造は、ブレーキプレート６１ｒ３、６１ｒ４と、回転子２０ａとの接触による摩擦力により、回転子２０ａを静止もしくは減速させている。

特に、エレベータ等のワイヤーロープを巻き上げる巻上機３０ａでは、信頼性が高い運転を確保するために上記摩擦力を一定にする必要がある。そのため、比較例の磁気減速機６０ｒ２、６０ｒ３では、製造する際においてブレーキプレート６１ｒ３、６１ｒ４の押し当て面の面粗度等を細かく調整する必要があり、精密な部品精度が要求される。そのため、組立に多くの工数、時間を要している。

前述のように、本実施の形態の磁気減速機６０および電機装置１００ａでは、巻上機３０ａの回転子２０ａに取り付けた磁気減速機６０により、回転子２０ａに対してその正回転方向と逆回転方向となる大きな逆トルクを付与できる。そのため、巻上機３０ａの回転子２０ａと直結させているカップリング部３１の強度を保持できれば、高い信頼性が要求されるエレベータの巻上機に用いられる場合でも十分なブレーキ機能を確保できる。
こうして、ブレーキプレートの押し当て面の面粗度等の細かな調整を不要として、電機装置の組立に要する加工時間を短縮することが可能となる。更に、部品交換は、巻上機の回転子と磁気減速機の低速回転子とを直結させているカップリング部のみを交換すればよく、メンテナンス費用を抑制できる。

上記のように構成された本実施の形態の磁気減速機は、
それぞれ周方向に複数の磁極を有する、第１回転子と、第２回転子と、第１固定子と、を備え、
前記第１回転子、前記第２回転子、前記第１固定子と、がそれぞれ空隙を介して同軸上に配置され、
前記第１回転子は該第１回転子の外部から回転力が与えられ、
前記第１回転子および前記第２回転子間の磁束が、前記第１固定子により変調されて回転速度が変化されたトルクが前記第２回転子に伝達され、
前記第２回転子は、第１回転体の回転軸に接続されて、該第１回転体の回転速度を調整する、
ものである。
また、上記のように構成された本実施の形態の電機装置は、
上記のように構成された磁気減速機と、
前記磁気減速機が回転軸に取り付けられた前記第１回転体および該第１回転体と同軸上に配置された第２固定子を備えた回転電機と、を備えた、
ものである。

このように磁気減速機は、高速回転子に回転力を与えて回転させて、回転速度が変化されたトルクを低速回転子に対して伝達させる構成である。更に低速回転子は、回転電機の回転軸に接続される構成である。こうして、磁気減速機の低速回転子により回転電機の回転速度が調整可能であり、回転速度が変化されたトルクを非接触で回転電機の回転子に伝達させ、回転電機の回転の制動を行える。

また、ブレーキプレート等を用いた物理的な接触による摩擦により回転電機を停止させる構成では、ブレーキプレートの表面状態が使用するごとに摩耗し、摩擦力が低下する。
これに対して、本実施の形態の磁気減速機および電機装置では、制動対象の回転電機の回転子に対して、磁気減速機により非接触で逆トルクを負荷できることから、摩耗による装置部品の損傷を防止できる。これにより、長期に渡って信頼性が高く、安定したブレーキ機能が確保された、長寿命の磁気減速機およびこの磁気減速機を備えた電機装置を提供できる。
また、装置部品の損傷がないことからメンテナンス費用を抑制することが可能であり、磁気減速機および電機装置の低コスト化が図れる。更に、ブレーキプレート等の摩擦がないため、振動、騒音を抑制できる。

また、上記のように構成された本実施の形態の磁気減速機は、
前記第１回転子の回転速度に対して前記第２回転子が設定された減速比での回転速度で回転し、且つ、前記第２回転子が、前記第１回転体の正回転方向に対して逆回転方向の逆トルクを前記第１回転体に付与するように、前記第１回転子の極数、前記第２回転子の磁極を構成する磁性体片の数、前記第１回転子に与えられる回転方向、がそれぞれ決定される、
ものである。
また、上記のように構成された本実施の形態の磁気減速機は、
前記第１固定子の極数、前記第１回転子の極数、前記第２回転子の磁極を構成する磁性体片の数が、以下関係式を満たすように構成される、
Ｎｓ＝２（Ｎ１±Ｎｈ／２）
但し、Ｎｓは前記第１固定子の極数、Ｎｈは前記第１回転子の前記極数、Ｎ１は前記第２回転子の磁極を構成する磁性体片の数を示す、
ものである。

このように、回転電機の回転子の正回転方向に対して逆回転方向の逆トルクが回転子に付与されるように上記各条件が設定される。こうして、迅速且つ確実に、回転電機の回転子の回転を制動して回転電機を停止できる。
また、高速回転子の回転速度に対して低速回転子が設定された減速比での回転速度で回転するように上記各条件が設定される。よって、ブレーキとして機能する上記減速比を大きく調整することで回転電機を停止させるトルクを大きくすることが可能となる。そのため、様々な仕様の回転電機に対しても、磁性体の個数等、上記各条件を変更することのみで、大きな仕様変更を不要として、本実施の形態の磁気減速機を適用できる。

また、上記のように構成された本実施の形態の磁気減速機は、
前記第１回転子は、該第１回転子に接続される第２回転体により前記回転力が与えられる、
ものである。

このように、駆動用回転電機により高速回転子の回転速度を変化させて、駆動用回転電機による回転電機の回転の制動調整が可能となる。

また、上記のように構成された本実施の形態の電機装置は、
前記第１回転体は、巻上機用の駆動モータである、
ものである。

前述のように、本実施の形態の電機装置は、巻上機の回転子に対してその正回転方向と逆回転方向となる大きな逆トルクを付与できる。そのため、高い信頼性が要求されるエレベータの巻上機に用いられる場合でも、十分なブレーキ機能を確保できる。
更に、出力軸である巻上機の回転電機のシャフトに対して非接触で逆トルクを付与できるため、摩耗による損傷を防止できる。また、ブレーキプレート等の摩擦力により巻上機を停止させる構成ではないため、ブレーキプレートの押し当て面の面粗度等の細かな調整を不要として、加工時間の短縮、加工工程の削減を図れる。

また、上記のように構成された本実施の形態の電機装置は、
前記第１回転体の回転軸の軸心と、該第２回転子の軸心とを同心に位置決めして保持する保持部を備える、
ものである。

このように、回転電機の回転軸の軸心と、低速回転子の軸心とを同心に位置決めする保持部を備えることにより、信頼性の高い回転電機の回転の制動が行える。

また、上記のように構成された本実施の形態の電機装置は、
前記第１固定子を支持する第１フレームと、
前記第２固定子を支持する第２フレームとを備え、
前記保持部は、
前記第１フレームに形成され、前記第２フレームの径方向内側の内周面に当接し、前記第１回転体の回転軸の方向に延在する突出部を、該第２固定子の円周方向に沿って少なくとも３箇所以上備える、
ものである。

このように、保持部は、回転電機のフレームの径方向内側の内周面に当接して軸方向に延在する突出部を、円周方向に沿って少なくとも３箇所以上備える。これにより、回転電機のフレームと磁気減速機のフレームとの位置ずれが防止でき、回転電機の回転軸の軸心と、低速回転子の軸心とを確実に同心に位置決めできる。こうして、信頼性の高い回転電機の回転の制動が行える。

また、保持部は、組み立て後の完成品の回転電機のフレームと、磁気減速機のみで減速機構（固定子、低速ローター、高速ローター）が成立している組み立て後の完成品の磁気減速機のフレームとを同軸に位置決めして保持する構成である。そのため、完成品の回転電機に対して、磁気減速機を後付けで取り付けられる。こうして、回転電機の組み立て時において磁気減速機を組み付けておく必要がなく、磁気減速機を容易に後付けで取り付けられる。

実施の形態２．
以下、本願の実施の形態２を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１１は、実施の形態２による磁気減速機２６０と、この磁気減速機２６０が取り付けられる回転電機３０とを備えた電機装置２００の概略構成を示す断面図である。
図１２は、図１１に示す磁気減速機２６０を拡大して示す断面図である。
図１３は、図１１に示す磁気減速機２６０が有する磁気減速部２５０の、軸方向に垂直な断面図である。

本実施の形態における電機装置２００の実施の形態１からの違いとして、固定子２５３の固定子鉄心は、周方向に延在するヨーク部２５３ｂと、このヨーク部２５３ｂから径方向内側Ｘ１に突出し、巻線が巻回される複数のティース部２５３ｔとを有する。そして、各ティース部２５３ｔに巻線（マグネットワイヤ）が巻回されてコイル２５３Ｍが形成される。こうして、各ティース部２５３ｔのコイル２５３Ｍに電圧を印加して通電させることにより、高速回転子５１に回転磁界が供給され、高速回転子５１に回転力が与えられる。こうして、制動対象の回転電機３０の回転子２０の回転方向に対して逆回転方向のトルクを生じさせる構成である。

上記のように構成された本実施の形態の磁気減速機は、
前記第１固定子は、
周方向に延在するヨーク部と、
該ヨーク部から径方向内側に突出し、巻線が巻回される複数のティース部と、を有し、
各前記ティース部の前記巻線を通電させることにより、前記第１回転子に回転磁界が供給されて前記第１回転子に前記回転力が与えられる、
ものである。

このように本実施の形態１では、磁気減速機の固定子から、高速回転子に対して回転磁界を供給し高速回転子を回転させるため、外部の駆動用回転電機を不要とできる。これにより、磁気減速機および電機装置の小型軽量化が可能となる。

実施の形態３．
以下、本願の実施の形態３を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。
図１４は、実施の形態１による磁気減速機３６０と、この磁気減速機３６０が取り付けられる回転電機３０とを備えた電機装置３００の概略構成を示す断面図である。

本実施の形態の磁気減速機３６０として、アキシャル型磁気減速機を用いる。
図１４を用いてアキシャル型磁気減速機の構造を説明する。
図１４に示すように、磁気減速機３６０の磁気減速部３５０は、軸方向Ｙの回転電機３０側から順番に、高速回転子３５１、低速回転子３５２、固定子３５３が、同軸上に、軸方向Ｙに対して空隙Ｇａ４、Ｇａ５を介して対抗するように並んで配置されている。

低速回転子３５２は、シャフト５４に取り付けられており、このシャフト５４の軸心Ｃ２が、回転電機３０のシャフト２５の軸心Ｃ３と同軸となるようにカップリング部３１を介してシャフト２５と直列に接続される。こうして、低速回転子３５２のトルクを回転電機３０に伝達させることが可能な構成となっている。
なお、図１４では、低速回転子３５２が固定子３５３と対抗するように配設される例を示したが、高速回転子３５１が固定子３５３と対抗するように配設される構成でも良い。

高速回転子３５１は、シャフト５４とフレーム５５とに対し、軸受３５６を介した状態で組み立てられている。低速回転子３５２は、シャフト５４に対し、圧入等、接触させた状態で組み立てられている。固定子３５３は、シャフト５４に対し、軸受３５６を介した状態取り付けられており、その径方向外側Ｘ２の外周面側はフレーム５５と接触されている。固定子３５３とフレーム５５との固定は圧入、焼嵌め、接着剤等での固定があるが方法は問わない。
また、これらの高速回転子３５１、低速回転子３５２、固定子３５３は、実施の形態１に示した高速回転子５１、低速回転子５２、固定子５３と同様に、磁石５１Ｍ、磁性体５２Ｍ、磁石５３Ｍ（図示せず）を周方向Ｚに、設定された隙間を隔てて複数個備える。

磁気減速機３６０が駆動していない場合は、磁気減速機３６０の低速回転子３５２が回転電機３０の回転子２０に追従して作動する。回転電機３０を停止させる場合に、磁気減速機３６０を起動させる。その場合、高速回転子３５１から磁性体５２Ｍを介して低速回転子３５２に磁力が印加される。その際に磁気減速機３６０の低速回転子３５２が回転電機３０の回転方向とは逆回転方向となる逆トルクを生じさせ、回転電機３０の回転子２０を停止させる。

上記のように構成された本実施の形態の磁気減速機は、
前記第１回転子と前記第２回転子とは、該第１回転子および該第２回転子の軸方向に対して空隙を介して互いに対抗するように配設され、
前記第１回転子または前記第２回転子の一方が、前記軸方向に対して空隙を介して前記第１固定子と対抗するように配設される、
ものである。

このように、磁気減速機として、高速回転子と低速回転子とが軸方向に空隙を介して対抗して配設され、更に、これら高速回転子または低速回転子の一方が固定子に対して軸方向に空隙を介して対抗するように配設されるアキシャル型磁気減速機を用いた場合でも、実施の形態１と同様の効果を奏し、出力軸である回転電機３０のシャフト２５に対して非接触で逆トルクを負荷できる。これにより、磁気減速機および電機装置の摩耗による損傷を防止できる。
さらに、アキシャル型の磁気減速機を使用することで、磁気減速機３６０の磁気減速部３５０の外径および軸方向Ｙの長さを抑制することが可能で、小型、軽量化することが可能となる。こうして、装置寿命が長く、小型で軽量な電機装置を実現できる。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

６ フレーム（第２フレーム）、１０ 固定子（第２固定子）、
３０ 回転電機（第１回転体）、５２Ｍ 磁性体（磁性体片）、
５１ 高速回転子（第１回転子）、５２ 低速回転子（第１回転子）、
５３ 固定子（第１固定子）、６０，２６０，３６０ 磁気減速機、
５５ フレーム（第１フレーム）、５５ｆ 保持部、５５ｆｔ 突出部、
１００，１００ａ，２００，３００ 電機装置。

Claims (10)

1. それぞれ周方向に複数の磁極を有する、第１回転子と、第２回転子と、第１固定子と、を備え、前記第１回転子、前記第２回転子、前記第１固定子と、がそれぞれ空隙を介して同軸上に配置され、
   前記第１回転子は該第１回転子の外部から回転力が与えられ、
   前記第１回転子および前記第２回転子間の磁束が、前記第１固定子により変調されて回転速度が変化されたトルクが前記第２回転子に伝達され、
   前記第２回転子は、第１回転体の回転軸に接続されて、該第１回転体の回転速度を調整する、
   磁気減速機。
2. 前記第１回転子の回転速度に対して前記第２回転子が設定された減速比での回転速度で回転し、且つ、前記第２回転子が、前記第１回転体の正回転方向に対して逆回転方向の逆トルクを前記第１回転体に付与するように、前記第１回転子の極数、前記第２回転子の磁極を構成する磁性体片の数、前記第１回転子に与えられる回転方向、がそれぞれ決定される、
   請求項１に記載の磁気減速機。
3. 前記第１回転子は、該第１回転子に接続される第２回転体により前記回転力が与えられる、
   請求項１または請求項２に記載の磁気減速機。
4. 前記第１固定子は、
   周方向に延在するヨーク部と、
   該ヨーク部から径方向内側に突出し、巻線が巻回される複数のティース部と、を有し、
   各前記ティース部の前記巻線を通電させることにより、前記第１回転子に回転磁界が供給されて前記第１回転子に前記回転力が与えられる、
   請求項１または請求項２に記載の磁気減速機。
5. 前記第１回転子と前記第２回転子とは、該第１回転子および該第２回転子の軸方向に対して空隙を介して互いに対抗するように配設され、
   前記第１回転子または前記第２回転子の一方が、前記軸方向に対して空隙を介して前記第１固定子と対抗するように配設される、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気減速機。
6. 前記第１固定子の極数、前記第１回転子の極数、前記第２回転子の磁極を構成する磁性体片の数が、以下関係式を満たすように構成される、
   Ｎｓ＝２（Ｎ１±Ｎｈ／２）
   但し、Ｎｓは前記第１固定子の極数、Ｎｈは前記第１回転子の極数、Ｎ１は前記第２回転子の磁極を構成する磁性体片の数を示す。
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気減速機。
7. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気減速機と、
   前記磁気減速機が回転軸に取り付けられた前記第１回転体および該第１回転体と同軸上に配置された第２固定子を備えた回転電機と、を備えた電機装置。
8. 前記第１回転体は、巻上機用の駆動モータである、
   請求項７に記載の電機装置。
9. 前記第１回転体の回転軸の軸心と、該第２回転子の軸心とを同心に位置決めして保持する保持部を備える、
   請求項７または請求項８に記載の電機装置。
10. 前記第１固定子を支持する第１フレームと、
    前記第２固定子を支持する第２フレームとを備え、
    前記保持部は、
    前記第１フレームに形成され、前記第２フレームの径方向内側の内周面に当接し、前記第１回転体の回転軸の方向に延在する突出部を、該第２固定子の円周方向に沿って少なくとも３箇所以上備える、
    請求項９に記載の電機装置。

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