JP2022100430A - 電機子鉄心、回転電機、エレベーター巻上機、及び電機子鉄心の製造方法 - Google Patents

電機子鉄心、回転電機、エレベーター巻上機、及び電機子鉄心の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電機子鉄心の製造設備の大型化を抑制することができる電機子鉄心得ることを目的とする。【解決手段】複数の第1コアシート51には、複数の加圧コアシート510と、少なくとも1枚の非加圧コアシート511とが含まれている。鉄心本体31Aの製造時には、第1コアブロック41と第2コアブロック42とを組み合わせた状態で、複数の加圧コアシート510の第2突出部51eが鉄心本体31Aの径方向内側へ加圧され曲げられる。このとき、非加圧コアシート511の第2突出部51eは、加圧しないままとする。【選択図】図11

Description

本開示は、電機子鉄心、回転電機、エレベーター巻上機、及び電機子鉄心の製造方法に関するものである。
従来の回転電機では、2個のブロック連結体が連結されて円環状の固定子鉄心が構成されている。各ブロック連結体の一端部には、かしめ部が設けられている。かしめ部は、固定子鉄心の径方向内側へ曲げられて塑性変形している(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2013/136485号
上記のような従来の固定子鉄心では、固定子鉄心の軸方向の全体に渡って、かしめ部が固定子鉄心の径方向内側へ曲げられている。このため、特に固定子鉄心の軸方向寸法が大きい場合、かしめ部を加圧するための設備が大型化する。
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、製造設備の大型化を抑制することができる電機子鉄心、回転電機、エレベーター巻上機、及び電機子鉄心の製造方法を得ることを目的とする。
本開示に係る電機子鉄心は、円環状に連結されている複数のコアブロックを有している鉄心本体を備え、各コアブロックは、鉄心本体の軸方向に積層されている複数のコアシートを有しており、複数のコアブロックには、第1コアブロックと、第1コアブロックに隣接する第2コアブロックとが含まれており、第1コアブロックを構成しているコアシートである複数の第1コアシートは、第1突出部と、第1突出部よりも鉄心本体の径方向外側に位置する第2突出部と第1突出部と第2突出部との間に形成されている第1凹部とをそれぞれ有しており、第2コアブロックを構成しているコアシートである複数の第2コアシートは、第1突出部が挿入されている第2凹部と、第1凹部に挿入されている第3突出部とをそれぞれ有しており、複数の第1コアシートには、複数の加圧コアシートと、少なくとも1枚の非加圧コアシートとが含まれており、各加圧コアシートにおける第2突出部は、非加圧コアシートにおける第2突出部よりも、鉄心本体の径方向内側へ曲げられている。
本開示によれば、電機子鉄心の製造設備の大型化を抑制することができる。
実施の形態1によるエレベーターを示す側面図である。 図1のエレベーター巻上機の断面図である。 図2のステーターを示す正面図である。 図2のステーターを示す側面図である。 図3の鉄心本体を示す正面図である。 図5のブロック連結体の製造途中の状態を示す正面図である。 図6の第1コアシートのVII部を拡大して示す正面図である。 図6の第2コアシートのVIII部を拡大して示す正面図である。 図7の第1ヨークシート部と図8の第2ヨークシート部とを組み合わせた状態を示す正面図である。 図9の第2突出部が加圧された状態を示す正面図である。 図4のXI部を拡大して示す側面図である。
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1によるエレベーターを示す側面図である。図1において、昇降路1の上方には、機械室2が設けられている。機械室2には、エレベーター巻上機3及びそらせ車6が設置されている。エレベーター巻上機3は、巻上機本体4と、駆動シーブ5とを有している。
駆動シーブ5及びそらせ車6には、懸架体7が巻き掛けられている。懸架体7としては、複数本のロープ又は複数本のベルトが用いられている。懸架体7の長手方向の第1端部には、かご8が接続されている。懸架体7の長手方向の第2端部には、釣合おもり9が接続されている。
かご8及び釣合おもり9は、懸架体7によって昇降路1内に吊り下げられている。また、かご8及び釣合おもり9は、駆動シーブ5を回転させることによって、昇降路1内を昇降する。
昇降路1内には、一対のかごガイドレール10と、一対の釣合おもりガイドレール11とが設置されている。図1では、かご8の片側のかごガイドレール10、及び釣合おもり9の片側の釣合おもりガイドレール11のみが示されている。
一対のかごガイドレール10は、かご8の昇降を案内する。一対の釣合おもりガイドレール11は、釣合おもり9の昇降を案内する。
かご8は、かご枠12及びかご室13を有している。かご枠12には、懸架体7が接続されている。かご室13は、かご枠12に支持されている。
図2は、図1のエレベーター巻上機3の断面図であり、駆動シーブ5の軸線を通る断面を示している。巻上機本体4は、回転電機としての巻上機モーター21、及び巻上機ブレーキ22を有している。巻上機モーター21は、駆動シーブ5を回転させる。巻上機ブレーキ22は、駆動シーブ5の静止状態を保持する。また、巻上機ブレーキ22は、駆動シーブ5の回転を制動する。
巻上機モーター21は、フレーム23、第1軸受24、第2軸受25、主軸26、界磁であるローター27、及び電機子であるステーター28を有している。
主軸26は、第1軸受24及び第2軸受25を介して、フレーム23に回転可能に支持されている。駆動シーブ5は、主軸26の軸方向の第1端部に固定されている。これにより、駆動シーブ5は、主軸26と一体に回転する。主軸26の軸方向は、水平な方向であり、図2のX軸に平行な方向である。
ローター27は、主軸26の軸方向の中間部に固定されている。また、ローター27は、複数の磁石を有している。
ステーター28は、ローター27に隙間を介して対向している。また、ステーター28は、電機子鉄心としての円環状のステーター鉄心31、複数のステーター巻線32、及び複数のインシュレーター33を有している。
ステーター鉄心31は、圧入又は焼き嵌めにより、フレーム23内に固定されている。複数のステーター巻線32は、ステーター鉄心31に巻き付けられている。各インシュレーター33は、対応するステーター巻線32とステーター鉄心31との間に介在している。また、各インシュレーター33は、対応するステーター巻線32とステーター鉄心31との間を絶縁している。
巻上機ブレーキ22は、ブレーキディスク34と、図示しないブレーキシューと、図示しないブレーキばねと、図示しない電磁マグネットとを有している。
ブレーキディスク34は、主軸26の軸方向の第2端部と、第2軸受25との間に固定されている。これにより、ブレーキディスク34は、主軸26と一体に回転する。
ブレーキシューは、ブレーキばねによりブレーキディスク34に押し当てられる。ブレーキディスク34の回転は、ブレーキディスク34とブレーキシューとの間に発生する摩擦力により阻止される。電磁マグネットは、ブレーキばねに抗して、ブレーキシューをブレーキディスク34から離れさせる。
図3は、図2のステーター28を示す正面図である。ステーター鉄心31は、円環状の鉄心本体31Aを有している。この例では、ステーター鉄心31は、鉄心本体31Aのみにより構成されている。
鉄心本体31Aは、複数のコアブロック35を有している。複数のコアブロック35は、円環状に連結されている。各コアブロック35は、ヨーク部35aと、ティース部35bとを有している。各ティース部35bは、ヨーク部35aから、ステーター鉄心31の径方向内側へ突出している。鉄心本体31Aの径方向は、鉄心本体31Aの半径に沿う方向である。
各ステーター巻線32は、対応するティース部35bに巻き付けられている。また、複数のステーター巻線32間は、決められた順序で接続されている。
図4は、図2のステーター28を示す側面図である。各コアブロック35は、複数のコアシート36を有している。各コアブロック35において、複数のコアシート36は、鉄心本体31Aの軸方向に積層されている。鉄心本体31Aの軸方向は、鉄心本体31Aの軸心に沿う方向であり、図4のX軸に平行な方向である。各コアシート36の厚さ寸法は、例えば、0.1mm~1.0mmの範囲内から選択された寸法に設定されている。
図5は、図3の鉄心本体31Aを示す正面図である。鉄心本体31Aは、2つの円弧状のブロック連結体37を互いに連結して構成されている。鉄心本体31Aには、2箇所の連結体連結部38が設けられている。実施の形態1の各ブロック連結体37は、6つのコアブロック35を連結して構成されている。
図6は、図5のブロック連結体37の製造途中の状態を示す正面図である。ブロック連結体37は、6つのコアブロック35が直線状に連結された状態で製造される。
複数のインシュレーター33及び複数のステーター巻線32は、図6に示す形状に展開された状態のブロック連結体37に装着される。この後、ブロック連結体37は、図5に示すように、半円状に湾曲される。
ブロック連結体37を構成している6つのコアブロック35には、第1コアブロック41、第2コアブロック42、及び4つの第3コアブロック43が含まれている。
第1コアブロック41は、ブロック連結体37の一端に配置されている。第2コアブロック42は、ブロック連結体37の他端に配置されている。4つの第3コアブロック43は、第1コアブロック41と第2コアブロック42との間に配置されている。
第3コアブロック43のヨーク部35aは、隣り合う2つのコアブロック35のヨーク部35aに、軸部35cを中心として回転可能に連結されている。
以下、第1コアブロック41を構成している各コアシート36を、第1コアシート51と称する。また、第2コアブロック42を構成している各コアシート36を、第2コアシート52と称する。
各第1コアシート51は、ヨーク部35aに対応する第1ヨークシート部51aと、ティース部35bに対応する第1ティースシート部51bとを有している。各第2コアシート52は、ヨーク部35aに対応する第2ヨークシート部52aと、ティース部35bに対応する第2ティースシート部52bとを有している。
図7は、図6の第1コアシート51のVII部を拡大して示す正面図である。第1ヨークシート部51aは、第1主部51c、第1突出部51d、第2突出部51e、及び第1凹部51fを有している。
第1突出部51d、第2突出部51e、及び第1凹部51fは、第1コアシート51が鉄心本体31Aに組み込まれたときに、第1ヨークシート部51aにおける第2ヨークシート部52aに隣接する部分に設けられている。
第1突出部51d及び第2突出部51eは、それぞれ第1主部51cから突出している。また、第1突出部51dは、第1主部51cから、鉄心本体31Aの径方向外側へ斜めに突出している。第2突出部51eは、第1突出部51dよりも、鉄心本体31Aの径方向外側に位置している。第1凹部51fは、第1突出部51dと第2突出部51eとの間に形成されている。
第2突出部51eは、鉄心本体31Aの外周円よりも、鉄心本体31Aの径方向内側に配置されている。第1主部51cからの第2突出部51eの突出量は、第1主部51cからの第1突出部51dの突出量よりも大きい。
また、第2突出部51eは、第1先端部51gと第1繋ぎ部51hとを有している。第1繋ぎ部51hは、第1先端部51gと第1主部51cとの間を繋いでいる。鉄心本体31Aの径方向における第1繋ぎ部51hの寸法は、鉄心本体31Aの径方向における第1先端部51gの寸法よりも小さい。
図8は、図6の第2コアシート52のVIII部を拡大して示す正面図である。第2ヨークシート部52aは、第2主部52c、第3突出部52d、第4突出部52e、及び第2凹部52fを有している。
第3突出部52d、第4突出部52e、及び第2凹部52fは、第2コアシート52が鉄心本体31Aに組み込まれたときに、第2ヨークシート部52aにおける第1ヨークシート部51aに隣接する部分に設けられている。
第3突出部52d及び第4突出部52eは、それぞれ第2主部52cから突出している。また、第3突出部52dは、鉄心本体31Aの径方向において、第1凹部51fと同じ位置に設けられている。第4突出部52eは、第3突出部52dよりも、鉄心本体31Aの径方向内側に位置している。第2凹部52fは、第3突出部52dと第4突出部52eとの間に形成されている。
第3突出部52dは、第2先端部52gと中間部52hとを有している。中間部52hは、第2先端部52gと第2主部52cとの間に位置している。鉄心本体31Aの径方向への中間部52hの寸法は、鉄心本体31Aの径方向への第2先端部52gの寸法よりも小さい。また、鉄心本体31Aの径方向への中間部52hの寸法は、鉄心本体31Aの径方向への第1繋ぎ部51hの寸法よりも大きい。
第2ヨークシート部52aには、第2突出部51eを逃がす切欠52iが設けられている。
図9は、図7の第1ヨークシート部51aと図8の第2ヨークシート部52aとを組み合わせた状態を示す正面図である。図9の状態では、第1突出部51dは、第2凹部52fに挿入されている。第3突出部52dは、第1凹部51fに挿入されている。第1凹部51fと第3突出部52dとの間には、隙間がある。
積層された全ての第1コアシート51が図9の状態にあるとき、第1コアブロック41と第2コアブロック42とは、鉄心本体31Aの軸方向へ互いに移動可能となっている。この状態から、第2突出部51eは、鉄心本体31Aの径方向内側へ加圧され曲げられる。
図10は、図9の第2突出部51eが加圧された状態を示す正面図である。複数の第1コアブロック41において、第2突出部51eがそれぞれ鉄心本体31Aの径方向内側へ加圧される。これにより、第2コアブロック42に対して、第1コアブロック41が相対的に位置決めされるとともに、第1コアブロック41が第2コアブロック42に強固に連結される。
図10の状態では、第2突出部51eは、第1繋ぎ部51hにおいて曲げられている。これにより、第1先端部51gの端面であって、鉄心本体31Aの径方向内側における端面の全体が、第3突出部52dに押し当てられている。
また、第3突出部52dの端面であって、鉄心本体31Aの周方向における端面の全体が、第1凹部51fの底面に押し当てられている。鉄心本体31Aの周方向は、鉄心本体31Aの軸心を中心とした円周に沿う方向である。また、第3突出部52dの端面であって、鉄心本体31Aの径方向内側における端面の全体が第1突出部51dに押し当てられている。
また、第1突出部51dの端面であって、鉄心本体31Aの周方向における端面の全体が第2凹部52fの底面に押し当てられている。また、第4突出部52eの端面であって、鉄心本体31Aの周方向における端面の全体が、第1主部51cに押し当てられている。
図10の状態になるまで、第2突出部51eが第1主部51cに対して曲げられることにより、第2コアシート52に対する第1コアシート51の相対運動が終了する。
図11は、図4のXI部を拡大して示す側面図であり、第1コアブロック41と第2コアブロック42との間の連結体連結部38を示している。複数の第1コアシート51には、複数の加圧コアシート510と、少なくとも1枚の非加圧コアシート511とが含まれている。
図11の第1コアブロック41では、16枚の第1コアシート51が積層されている。16枚の第1コアシート51には、12枚の加圧コアシート510と、4枚の非加圧コアシート511とが含まれている。
鉄心本体31Aの製造時には、第1コアブロック41と第2コアブロック42とを組み合わせた状態で、複数の加圧コアシート510の第2突出部51eが鉄心本体31Aの径方向内側へ加圧され、図10に示したように曲げられる。このとき、非加圧コアシート511の第2突出部51eは、図9に示したように加圧しないままとする。即ち、鉄心本体31Aの軸方向の一部を除いて、複数の第2突出部51eが鉄心本体31Aの径方向内側へ加圧され曲げられる。これにより、第1コアブロック41が第2コアブロック42に連結される。
このようにして第2コアブロック42に連結された後の第1コアブロック41では、各加圧コアシート510における第2突出部51eが、非加圧コアシート511における第2突出部51eよりも、鉄心本体31Aの径方向内側へ曲げられている。
但し、各非加圧コアシート511は、積層方向に隣接する第1コアシート51に、接着又はかしめにより結合されている。このため、各非加圧コアシート511は、加圧による複数の加圧コアシート510の変位に伴って、複数の加圧コアシート510と一体に変位する。
このようなステーター鉄心31及びその製造方法では、鉄心本体31Aの軸方向の一部を除いて、複数の第2突出部51eが鉄心本体31Aの径方向内側へ加圧されて、第1コアブロック41が第2コアブロック42に連結される。このため、全ての第2突出部51eを同時に加圧する場合に比べて、加圧する範囲を縮小させ、製造設備の大型化を抑制することができる。
また、薄いシートを平面内で曲げる加工は、エッジワイズ曲げ加工と呼ばれている。本来、シートは、何かしらの力で拘束しなければ、面外方向へ曲がりやすい。例えば、図11の左から2枚目の第1コアシート51は、1枚目の第1コアシート51側、又は3枚目の第1コアシート51側へ曲がりやすい。
しかし、2枚目の第1コアシート51は、実際には、1枚目の第1コアシート51と3枚目の第1コアシート51とに挟まれているため、面外方向へ変形しにくい。
仮に、1枚目の第1コアシート51にエッジワイズ曲げ加工を施した場合、一方は2枚目の第1コアシート51により拘束されるが、反対方向に拘束するものがないため、面外方向へ変形するおそれがある。
これに対して、実施の形態1では、鉄心本体31Aの軸方向における第1コアブロック41の一端に、非加圧コアシート511が配置されている。このため、第1コアブロック41全体として、各第1コアシート51の面外方向への変形が抑制される。
鉄心本体31Aの軸方向における第1コアブロック41の他端は、加圧コアシート510が配置されているが、この加圧コアシート510の変形は、図示しない受け座に鉄心本体31Aを着座させることにより、抑制される。
また、図11では、複数の非加圧コアシート511が鉄心本体31Aの軸方向に等間隔で分散して配置されている。この場合、積層方向に隣り合う2枚の非加圧コアシート511間の加圧コアシート510の束毎に、複数の第2突出部51eへの加圧を行うことで、製造設備を小型化することができる。また、加圧力を抑制し、第1コアブロック41全体として、各第1コアシート51の面外方向への変形をさらに抑制することができる。
図2に示したように、ステーター鉄心31は、圧入又は焼き嵌めにより、フレーム23内に固定されている。このとき、第2突出部51eは、鉄心本体31Aの外周円よりも、鉄心本体31Aの径方向内側に配置されている。このため、各非加圧コアシート511の第2突出部51eがフレーム23に干渉することが抑制される。
また、鉄心本体31Aの径方向への第1繋ぎ部51hの寸法は、鉄心本体31Aの径方向への第1先端部51gの寸法よりも小さい。このため、各第2突出部51eを曲げるための加圧力を小さくすることができる。
なお、第1コアシート51の枚数は、例えば回転電機に要求されるトルクに基づいて決定されるものであり、16枚に限定されない。
また、非加圧コアシート511の枚数も特に限定されず、例えば第1コアブロック41の一端に位置する1枚だけであってもよい。また、第1コアブロック41の両端に1枚ずつ非加圧コアシート511が配置されていてもよい。鉄心本体31Aの軸方向寸法はばらつきが生じやすいため、非加圧コアシート511の枚数は、例えば鉄心本体31Aの軸方向寸法の余裕に基づいて決定してもよい。
第1コアブロック41を第2コアブロック42に強固に連結するためには、1個の第1コアブロック41に含まれている複数の第1コアシート51のうち、90%以上が加圧コアシート510であることが好適である。また、複数の第1コアシート51のうち、95%以上が加圧コアシート510であることがさらに好適である。
また、複数の第1コアシート51には、第2突出部51eが図9と図10との中間の状態まで曲げられているシートが含まれていてもよい。
また、1つの鉄心本体31Aに含まれるブロック連結体37の数は、1つでもよい。この場合、鉄心本体31Aに含まれる連結体連結部38の数も1つとなる。また、1つの鉄心本体31Aに含まれるブロック連結体37の数は、3つ以上であってもよい。
また、エレベーター全体のレイアウトは、図1のレイアウトに限定されるものではない。例えば、ローピング方式は、2:1ローピング方式であってもよい。
また、エレベーターは、機械室レスエレベーター、ダブルデッキエレベーター、ワンシャフトマルチカー方式のエレベーター等であってもよい。ワンシャフトマルチカー方式は、上かごと、上かごの真下に配置された下かごとが、それぞれ独立して共通の昇降路を昇降する方式である。
また、電機子鉄心は、ステーター鉄心31に限定されず、例えばローター鉄心であってもよい。
また、回転電機は、巻上機モーター21に限定されず、エレベーター巻上機3以外に適用される回転電機であってもよい。
3 エレベーター巻上機、5 駆動シーブ、21 巻上機モーター(回転電機)、31 ステーター鉄心(電機子鉄心)、31A 鉄心本体、35 コアブロック、36 コアシート、41 第1コアブロック、42 第2コアブロック、51 第1コアシート、51d 第1突出部、51e 第2突出部、51f 第1凹部、52 第2コアシート、52d 第3突出部、52f 第2凹部、510 加圧コアシート、511 非加圧コアシート。

Claims (5)

  1. 円環状に連結されている複数のコアブロックを有している鉄心本体
    を備え、
    各前記コアブロックは、前記鉄心本体の軸方向に積層されている複数のコアシートを有しており、
    前記複数のコアブロックには、第1コアブロックと、前記第1コアブロックに隣接する第2コアブロックとが含まれており、
    前記第1コアブロックを構成している前記コアシートである複数の第1コアシートは、
    第1突出部と、
    前記第1突出部よりも前記鉄心本体の径方向外側に位置する第2突出部と
    前記第1突出部と前記第2突出部との間に形成されている第1凹部と
    をそれぞれ有しており、
    前記第2コアブロックを構成している前記コアシートである複数の第2コアシートは、
    前記第1突出部が挿入されている第2凹部と、
    前記第1凹部に挿入されている第3突出部と
    をそれぞれ有しており、
    前記複数の第1コアシートには、複数の加圧コアシートと、少なくとも1枚の非加圧コアシートとが含まれており、
    各前記加圧コアシートにおける前記第2突出部は、前記非加圧コアシートにおける前記第2突出部よりも、前記鉄心本体の径方向内側へ曲げられている電機子鉄心。
  2. 前記鉄心本体の軸方向における前記第1コアブロックの一端には、前記非加圧コアシートが配置されている請求項1記載の電機子鉄心。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の電機子鉄心
    を備えている回転電機。
  4. 駆動シーブ、及び
    前記駆動シーブを回転させる巻上機モーター
    を備え、
    前記巻上機モーターとして、請求項3記載の回転電機が用いられているエレベーター巻上機。
  5. 円環状に連結されている複数のコアブロックを有している鉄心本体
    を備え、
    各前記コアブロックは、前記鉄心本体の軸方向に積層されている複数のコアシートを有しており、
    前記複数のコアブロックには、第1コアブロックと、前記第1コアブロックに隣接する第2コアブロックとが含まれており、
    前記第1コアブロックを構成している前記コアシートである複数の第1コアシートは、
    第1突出部と、
    前記第1突出部よりも前記鉄心本体の径方向外側に位置する第2突出部と、
    前記第1突出部と前記第2突出部との間に形成されている第1凹部と
    をそれぞれ有しており、
    前記第2コアブロックを構成している前記コアシートである複数の第2コアシートは、
    前記第1突出部が挿入されている第2凹部と、
    前記第1凹部に挿入されている第3突出部と
    をそれぞれ有している電機子鉄心の製造方法であって、
    前記鉄心本体の軸方向の一部を除いて、複数の前記第2突出部を前記鉄心本体の径方向内側へ加圧し曲げることにより、前記第1コアブロックを前記第2コアブロックに連結する電機子鉄心の製造方法。
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