JP2855180B2 - エレベータ巻上機 - Google Patents

エレベータ巻上機

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JP2855180B2 JP27449793A JP27449793A JP2855180B2 JP 2855180 B2 JP2855180 B2 JP 2855180B2 JP 27449793 A JP27449793 A JP 27449793A JP 27449793 A JP27449793 A JP 27449793A JP 2855180 B2 JP2855180 B2 JP 2855180B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、乗かごに連結した主索
を電動機が巻き上げるエレベータ巻上機に係り、特に電
動機及び減速機の騒音を低減したエレベータ巻上機に関
する。
【0002】
【従来の技術】始めにエレベータの巻上機構に関する基
本的な説明をする。
【0003】図4は一般的な巻上機の構成を説明する説
明図である。
【0004】乗かご1は主索2を介して網車3に巻きか
けられ、つり合おもり16と連動して昇降する。網車3
は電動機8の回転数を減速機4により減速して駆動され
る。
【0005】従来のエレベータ巻上機は、特願昭62−
243803号公報に示されるように電動機を減速機の
側面に配置し、電動機出力軸と減速機入力軸をカップリ
ングを介して同軸上に連結している。
【0006】図5は従来の巻上機の構成を説明する平面
断面図である。
【0007】本図に示す如く網車3は減速機4の出力軸
5に嵌入され、減速機4の入力軸6にカップリング7を
介して同軸上に連結した電動機8により回転する。減速
機4は網車3を結合した出力軸5と出力ギヤ5a、中間
軸9と中間ピニオン9a及び中間ギヤ9b、入力軸6と
入力ピニオン6aなどから成り、また、入力軸6の減速
機4に対して網車3側に空所4aを設け、その空所4a
内でカップリング7を介して入力軸6と電動機を同軸上
に連結すべく、電動機8の出力軸8aにフライホイール
10とカップリング11を取付け、このフライホイール
を内包するように間座12を介して、電動機8を減速機
4の側面に固定している。
【0008】また、電動機8の反出力軸側には速度検出
器13が設けられ、さらに、入力軸6の反電動機側には
ブレーキ装置14と巻上げハンドルの係合部15を設け
ている。 この従来技術になる巻上機は、電動機軸のね
じり振動系が、電源周波数に応じて電動機のロータに発
生するトルク脈動による電磁振動と共振する場合があ
り、この共振を避けるために特開昭58−162484
号公報では、電動機軸系の一部の径を小さくしねじり剛
性を低くして共振を回避しているが、径を小さくするた
め、電動機軸系のねじり疲労強度が低下する問題を有す
る。
【0009】そして、電動機出力軸の軸受部の軸径をロ
ータコア嵌合部の軸径より大きくした従来技術として、
実開昭57−159359号公報及び実開昭58−41
050号公報がある。実開昭57−159359号公報
の図に回転軸1の軸径が鉄心嵌合部1aより大きくした
例が記載されている。その明確な目的、作用、効果の説
明は何も無いが発明の要旨から鉄心嵌合部1a終端に段
差を形成し、冷間圧入による嵌合時の位置決めを目的と
したものと考えられる。同様に、実開昭58−4105
0号公報の第1図に出力側の軸受7及び出力側の軸受7
より延長した出力軸1の軸径をロータコア嵌合部の軸径
より大きくした例が記載されている。この場合図示せざ
るプーリにかかるベルト張力に耐える強度を得ることを
目的としている。出力軸1の界磁鉄心嵌合部と出力側の
軸受7との間の軸径を出力軸1より大きくしたのはは、
出力側の軸受7の固定側と回転する界磁鉄心2との接触
を防止するために隙間を保つ必要からである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の巻上機
において、インバータを用いて電動機の回転数を変える
場合、例えば2種類のかご速度V1=90m/minとV2
=105m/minで使用すると、V1=105m/minの
使用時に巻上機の騒音レベルが高くなる傾向にあり、こ
の時の騒音の主要スペクトルは295Hzであった。
【0011】一般にこのような構成になる巻上機騒音の
主要スペクトルは、インバータ周波数f0の6倍の電磁
振動周波数で、電動機軸系のねじり振動数と共振し大き
な値となる。
【0012】したがって、インバータ周波数は使用かご
速度105m/minを得るためには変えることはできな
いので、電動機軸系のねじれ固有振動数fnを変えて、
共振を回避する必要がある。図5に示す従来構造になる
電動機軸系のねじれ固有振動数fnを求める試算式は、
一般に次式(1)で与えられる。
【0013】
【数1】
【0014】(1)式において、J1は汎用電動機の標
準仕様であり、J2はエレベータ仕様よりその大きさが
定まるものあり、共振回避のため、それらの大きさを変
えることは得策でない。
【0015】電動機軸の有効軸長L1に関しては、小さ
くすることは構造的に困難であるが、大きくすることは
可能である。しかし、L1を大きくするためにフライホ
ィール10の外径をそのままにして、フライホィール1
0を減速機側に移動すると減速機ケーシングのテーパ部
に接触する。そこで、図5に示すS寸法を広げて間座1
2の内側形状を平行にすれば、減速機ケーシングのテー
パ部に接触しなくなりフライホイール10を減速機側に
移動することができるが、この場合には減速機4の変更
を要すると同時に減速機長が長くなり得策でない。ま
た、フライホイール10の位置を基準にして電動機ロー
タの位置を反出力軸側に移動すればよいが、この場合に
は電動機8の枠体の変更を要すると同時に、電動機8が
長くなり機械室に対する減速機4の配置が悪くなり得策
でない。
【0016】そこで、次にGとIpについて検討する。
Gは汎用電動機軸として用いられる材質をそのまま使用
するのがよく、特殊材質にしてGを変えることは特策で
ない。したがって、Ipの検討すなわち軸のねじり剛性
が重要となってくる。ここで、エレベータ巻上機の例と
して、特開昭58−162484号公報に、ロータ軸径
1およびカップリング軸径d5が電動機の出力トルクに
対するねじりモーメントに対し、十分なる強度余裕があ
る場合には、ロータ軸とカップリング軸の間の出力軸部
にd1およびd5より小さい小径部を設ける。すなわちI
pを小さくする提案がなされているが、疲労強度が低下
する問題は避けられない。
【0017】本発明の目的は、エレベータ巻上機の電動
機軸のねじり系振動と電磁振動との共振を軸系の疲労強
度を低下させることなく回避し、騒音の少ないエレベー
タ巻上機を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的は、かごを昇降
させる主索が巻きかけられる綱車と、該綱車が平行軸歯
車により少なくとも2段減速した出力軸に連結された減
速機と、該減速機の入力軸にカップリングを介して連結
された電動機とを有するエレベータ巻上機において、前
記電動機の出力側軸受とロータ嵌合部間の軸径dが常
用電源周波数による電磁振動数と軸のねじれ固有振動数
が異なるように前記電動機のロータ嵌合部軸径dより
大きく定めた値であり、前記電動機の出力側軸受の径d
が前記電動機のロータ嵌合部軸径d より大きく定め
た値であることにより達成される。
【0019】上記目的は、かごを昇降させる主索が巻き
かけられる綱車と、該綱車が平行軸歯車により少なくと
も2段減速した出力軸に連結された滅速機と、該減速機
の入力軸にカップリングを介して連結された電動機と、
該電動機と前記カップリングを連結する軸に嵌合したフ
ライホイールとを有するエレベータ巻上機において、前
記電動機の出力側軸受とロータ嵌合部間の軸径dが常
用電源周波数による電磁振動数と軸のねじれ固有振動数
が異なるように前記電動機のロータ嵌合部軸径dより
大きく定めた値であり、前記電動機の出力側軸受の径d
が前記電動機のロータ嵌合部軸径d より大きく定め
た値であることにより達成される。
【0020】上記目的は、かごを昇降させる主索が巻き
かけられる綱車と、該綱車が平行軸歯車により少なくと
も2段減速した出力軸に連結された減速機と、該減速機
の入力軸にカップリングを介して連結された電動機とを
有するエレベータ巻上機において、前記電動機の出力側
軸受の径d3が常用電源周波数による電磁振動数と軸の
ねじれ固有振動数が異なるように前記電動機のロータ嵌
合部軸径d1より大きく定めた値であり、かつ前記電動
機の出力側軸受とロータ嵌合部間の軸径d2を前記電動
機の出力側軸受の径d3より大きく定めた値であること
により達成される。
【0021】上記目的は、かごを昇降させる主索が巻き
かけられる綱車と、該綱車が平行軸歯車により少なくと
も2段減速した出力軸に連結された減速機と、該減速機
の入力軸にカップリングを介して連結された電動機と、
該電動機と前記カップリングを連結する軸に嵌合したフ
ライホイールとを有するエレベータ巻上機において、前
記フライホイールを嵌合した軸の径d4が常用電源周波
数による電磁振動数と軸のねじれ固有振動数が異なるよ
うに前記電動機のロータ嵌合部軸径d1より大きく定め
た値であり、かつ前記電動機の出力側軸受の径d3を前
記フライホイールを嵌合した軸の径d4より大きく定め
た値であり、かつ前記電動機の出力側軸受とロータ嵌合
部間の軸径d2を前記電動機の出力側軸受の径d3より大
きく定めた値であることにより達成される。
【0022】前記電動機の出力側軸受の径d3は前記電
動機のロータ嵌合部軸径d1より大きく1.25d1を超
えない値が望ましい。
【0023】
【作用】上記構成によれば、巻上機の電動機出力軸の軸
径を大きくして極断面モーメントを大きくし、電動機軸
系のねじり固有振動数を高い方へシフトすることによ
り、電源周波数であるインバータ周波数の6倍の電磁振
動数との共振を回避することができる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。
【0025】図1は本発明の一実施例の巻上機構成を示
す横断面図である。
【0026】本図に示すように減速機4の出力軸には網
車3が結合され、減速機4の網車3側に間座12を介し
て減速機4の側面に電動機8が取付けられている。出力
軸側が延長された電動機軸8aは電動機内のロータ8b
と固着回転し、出力側軸端にはカップリング11を備え
ている。入力軸6は減速機4から突出し、カップリング
7を介してカップリング11と同軸上に係合し、電動機
8の回転を伝達する。電動機出力側軸8aのロータ8b
との嵌合部軸径d1は、電動機の出力トルクに対するね
じりモーメントと、ロータ8bの自重およびアンバラン
スによる回転曲げモーメントに耐え得る軸径としてい
る。電動機軸8aの各段の軸径は、電動機のロータ嵌合
部軸径d1を基準として、次の関係が成立するように定
めている。
【0027】 d1≦d4<d3<d2………………………………………………………(2) ここで、 d1:電動機のロータ嵌合部軸径 d2:電動機の出力側軸受とロータ嵌合部間の軸径 d3:電動機の出力側軸受の径 d4:フライホイールを嵌合した軸の径 とする。
【0028】カップリング11の軸径d5は電動機の出
力トルクに対するねじりモーメントにのみ耐え得る軸径
であればよいので、 d5≦d1……………………………………………………………………(3) としている。
【0029】電動機軸8aの各段の軸径をこのように構
成したことにより、従来の構成に比較して有効軸長L1
間の電動機軸径が大きくなり、(1)式に示す軸の慣性
モーメントIpが大きくなり、電動機軸系のねじり固有
振動数fnを高い方へシフトすることができる。
【0030】図2は本発明の巻上機のインバータ周波数
を変化させた時の騒音レベルを示す図表である。
【0031】横軸にインバータ周波数の6倍の電磁振動
数1次成分を示し、縦軸に音圧レベルを示す。破線で示
す従来の電動機軸の構成の場合は、データ上で明らかに
かご速度V2=105m/minの300Hzで共振し
ていることが認められ、実線で示す本発明になる電動機
軸の構成の場合には、かご速度V1=90m/minお
よびV2=105m/minの両者とも共振が回避され
ていることが認められた。
【0032】なお、以上はフライホイール10付の場合
について説明したが、エレベータ仕様により制御性から
フライホイール無の場合においても、同様な効果があ
る。
【0033】図3は本発明の他の実施例の巻上機構成を
示す横断面図である。
【0034】本図に示すようにフライホイール無の場合
の電動機軸8aの各段の軸径は、電動機のロータ嵌合部
軸径d1を基準として、次の関係が成立するように定め
ている。
【0035】 d5≦d1<d3<d2………………………………………………………(4) また、出力軸側軸受の軸径d3はd1を基準にして、
(2)式または(4)式の関係にあるが、実質的には次
の関係で共振を回避できる。
【0036】 d1<d3≦1.25d1……………………………………………………(5) この範囲は一般的に電動機出力軸がベルト張力等の曲げ
モーメントとねじりモーメントを同時に受ける時の軸受
径より小さい。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、巻上機の電動機出力軸
の軸径を大きくして、電動機軸系のねじり固有振動数を
電磁振動数との共振を回避するようにシフトし、騒音の
少ないエレベータ巻上機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の巻上機構成を示す横断面図
である。
【図2】本発明の巻上機のインバータ周波数を変化させ
た時の騒音を示す図表である。
【図3】本発明の他の実施例の巻上機構成を示す横断面
図である。
【図4】一般的な巻上機の構成を説明する説明図であ
る。
【図5】従来の巻上機の平面断面図である。
【符号の説明】
1 乗かご 2 主索 3 網車 4 減速機 4a 空所 5 出力軸 5a 出力ギヤ 6 入力軸 6a 入力軸ピニオン 7 カップリング 8 電動機 8a 電動機の出力側軸 8b ロータ 9 中間軸 9a 中間ピニオン 9b 中間ギヤ 10 フライホイール 11 カップリング 12 間座 13 速度検出器 14 ブレーキ装置 15 巻上ハンドル係合部 16 つり合おもり
フロントページの続き (72)発明者 飯田 孝昭 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社 日立製作所 水戸工場内 (56)参考文献 特開 昭64−87487(JP,A) 特開 昭58−162484(JP,A) 実開 平3−15872(JP,U) 実開 昭58−41050(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B66B 11/08

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 かごを昇降させる主索が巻きかけられる
    綱車と、該綱車が平行軸歯車により少なくとも2段減速
    した出力軸に連結された減速機と、該減速機の入力軸に
    カップリングを介して連結された電動機とを有するエレ
    ベータ巻上機において、前記電動機の出力側軸受とロー
    タ嵌合部間の軸径dが常用電源周波数による電磁振動
    数と軸のねじれ固有振動数が異なるように前記電動機の
    ロータ嵌合部軸径dより大きく定めた値であり、前記
    電動機の出力側軸受の径d が前記電動機のロータ嵌合
    部軸径d より大きく定めた値であることを特徴とする
    エレベータ巻上機。
  2. 【請求項2】 かごを昇降させる主索が巻きかけられる
    綱車と、該綱車が平行軸歯車により少なくとも2段減速
    した出力軸に連結された減速機と、該減速機の入力軸に
    カップリングを介して連結された電動機と、該電動機と
    前記カップリングを連結する軸に嵌合したフライホイー
    ルとを有するエレベータ巻上機において、前記電動機の
    出力側軸受とロータ嵌合部間の軸径dが常用電源周波
    数による電磁振動数と軸のねじれ固有振動数が異なるよ
    うに前記電動機のロータ嵌合部軸径dより大きく定め
    た値であり、前記電動機の出力側軸受の径d が前記電
    動機のロータ嵌合部軸径d より大きく定めた値である
    ことを特徴とするエレベータ巻上機。
  3. 【請求項3】 かごを昇降させる主索が巻きかけられる
    綱車と、該綱車が平行軸歯車により少なくとも2段減速
    した出力軸に連結された減速機と、該減速機の入力軸に
    カップリングを介して連結された電動機とを有するエレ
    ベータ巻上機において、前記電動機の出力側軸受の径d
    3が常用電源周波数による電磁振動数と軸のねじれ固有
    振動数が異なるように前記電動機のロータ嵌合部軸径d
    1より大きく定めた値であり、かつ前記電動機の出力側
    軸受とロータ嵌合部間の軸径d2を前記電動機の出力側
    軸受の径d3より大きく定めた値であることを特徴とす
    るエレベータ巻上機。
  4. 【請求項4】 かごを昇降させる主索が巻きかけられる
    綱車と、該綱車が平行軸歯車により少なくとも2段減速
    した出力軸に連結された減速機と、該減速機の入力軸に
    カップリングを介して連結された電動機と、該電動機と
    前記カップリングを連結する軸に嵌合したフライホイー
    ルとを有するエレベータ巻上機において、前記フライホ
    イールを嵌合した軸の径d4が常用電源周波数による電
    磁振動数と軸のねじれ固有振動数が異なるように前記電
    動機のロータ嵌合部軸径d1より大きく定めた値であ
    り、かつ前記電動機の出力側軸受の径d3を前記フライ
    ホイールを嵌合した軸の径d4より大きく定め、かつ前
    記電動機の出力側軸受とロータ嵌合部間の軸径d2を前
    記電動機の出力側軸受の径d3より大きく定めた値であ
    ることを特徴とするエレベータ巻上機。
  5. 【請求項5】 前記電動機の出力側軸受の径d3を前記
    電動機のロータ嵌合部軸径d1より大きく1.25d1
    超えない値に定めたことを特徴とする請求項3または請
    求項4に記載のエレベータ巻上機。
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