JP3207316U - 永久磁石モーターを使った巻上機、及び該巻上機を搭載した省エネエレベーター - Google Patents

Abstract

【課題】コストを節約すると同時に乗り心地も向上する巻上機を提供する。【解決手段】巻上機は、永久磁石モーター、ローピング調整装置、及び綱車を少なくとも含み、エレベーターのかご及び釣合い重りに連結するロープを回転駆動するために用いられる。永久磁石モーター１３は、シャフトを備えたケース、ケース内に設置されシャフトに沿って回転する永久磁石アウターローター、及び、永久磁石アウターローターに対応する複数の対となる固定子、を含む。ローピング調整装置１５は、保護ケース、保護ケース内に設置され、シャフトに組み込まれ且つ同時に回転するプライマリーギア、プライマリーギアと噛み合う少なくとも一つのセカンダリギア、セカンダリギアの中心に設置され、シャフトの方向と平行に伸びる出力軸を含み、出力軸とシャフトを、プライマリーギアとセカンダリギアのギア比に従い変速回転させる。綱車１７は、出力軸に設置され、ロープを牽引駆動してかごを動かす。【選択図】図４

Description

本考案は、永久磁石モーターを使った巻上機及び該巻上機を搭載した省エネエレベーター、に関する。

昇降機またはエレベーターは、運輸ツールの中で非常に重要な発明である。垂直エレベーターは１９世紀までさかのぼり、蒸気機関の水蒸気で発生した運動エネルギーで上下動をさせた。その後、１８４５年に油圧式垂直エレベーターが発明され、１８８０年に電気を動力とした垂直エレベーターが普及し、現在でも改良が続いている。

図１に示す通り、現存する電動エレベーターシステム９は、主に巻上機のモジュール９１、昇降装置９３の二つのセットが含まれる。昇降装置９３には荷物あるいは人員を乗せるかご９３３、釣合い重り９３５と、かご９３３と釣合い重り９３５にそれぞれ連結したロープ９３１が含まれる。巻上機のモジュール９１には動力を提供する誘導電動機（ＩＭ）９１１、動力の出力を調整するウォーム減速機９１３、及びロープ９３１の昇降を牽引駆動するトラクションシーブ９１５が含まれる。また電動エレベーターシステム９は誘導電動機（ＩＭ）９１１から動力が提供され、その動力はウォーム減速機９１３による減速とトルク増加により、例えば、４８：１の減速比で昇降装置９３に出力し、ロープ９３１を牽引し、かご９３３は１：１の巻上比で作動する。減速機の作動は大量のエネルギーを消耗して発熱するため、巻上機の使用寿命を減少させ、また余計な騒音と振動が発生することにより使用者に不快感を与える。

巻上機の技術の進歩に伴い、図２に示す通り、新型のエレベーターシステム８の巻上機モジュール８１は体積が小さく、電力要求、騒音が低く、出力効率の高い永久磁石モーター１３’をシステムの動力源とし、また変更されたエレベーターシステムに合わせ、かご８２１と釣合い重り８２３の上に、それぞれ動滑車８３が設置され、システム全体のローピングを２：１としている。新型の巻上機のモジュール８１にはウォーム減速機からの連動が必要のないため、電気エネルギーの転換効率が大幅に上昇し、電力消耗量が大幅に低下するだけでなく、巻上機のモジュール８１の体積と重量も大幅に軽量化される。使用者にとって、エレベーターシステムの全面改修は当然ながら最も安全なプランであるともいえる。

しかしながら、エレベーターのリニューアルには巨大な費用が発生し、また従来型巻上機のモジュールを新型の巻上機のモジュールに取り換える必要がある。取り換えの際には、エレベーター昇降路の天井と機械室の床には２つの動滑車が配置されているため、少なくとも４つの穴を開けなければならない。また、その設置工事には時間とマンパワーが必要で、旧システムがすでに導入された現存のビルにとって、全面的なリニューアルを簡単に受け入れることは困難である。電気料金を節約するとともに、乗り心地も重視する使用者にとって、この解決方法は望ましくない。

そこで、コストを節約すると同時に乗り心地も向上する新型巻上機のモジュールであれば、従来のエレベーターシステムに取り換えを希望する使用者は少なくない。例えば、消費電力量は従来の巻上機のモジュールの半分しかなく、且つ出力効率はより高くなり、コストを軽減させるだけでなく、騒音と振動も軽減させ、全体のシステムの快適性を向上させることができれば、エレベーターシステムの運用上はさらに効率的になる。しかしながら、エレベーターシステムの設計段階では、そのモーターの特性に合わせ、ローピングのデフォルト値を設定するため、新しい巻上機のモジュールを任意の古い巻上機のモジュールに取り換えると、ローピングが対応できない状況になり、エレベーターシステムが相容れない状況となる。
このため、本考案は永久磁石モーターを使った巻上機を利用し、古いエレベーターシステムのリニューアルを実現すると同時に、操作コストを低減し、快適性、さらにエレベーターの運転効率も向上させることで環境保護と省エネのトレンドに合致する解決策を提供する。

本考案の目的とは、ローピング調整装置と永久磁石モーターを使った巻上機を利用することで、巻上機が古いエレベーターの昇降路及びかごに適合し、エレベーターシステムのリニューアルを可能にする。

本考案のもう一つの目的は、永久磁石モーターを使った巻上機を提供し、従来のエレベーターシステムの巻上機モジュールを簡単に取り換え、転換効率の良くないウォーム減速機を排除し、エレベーターシステムのエネルギー消費を低減させ、効果的に操作コストを節約することである。

本考案のさらにもう一つの目的は、永久磁石モーターを使った巻上機を提供することによって、リニューアル後のエレベーターシステムの騒音、振動を軽減し、使用上の快適さを向上させることである。

本考案のもう１つの目的は、該当する巻上機を使った新型の省エネエレベーターを提供することである。従来のエレベーターシステムのリニューアルを簡略化し、操作効率がアップしたうえで、快適さを向上させる。

本考案の永久磁石モーターを使った巻上機は、エレベーターシステムを作動させる動力を供給する装置である。その巻上機が複数本のロープを掛けた綱車を駆動する。綱車に掛けるロープの一端はかごの吊り車に連結し、他端はそのかごの重量に対応した釣合い重りに連結する。巻上機がロープを回転駆動し、釣合い重りをかごの方向と反対に移動させることができる。永久磁石モーターを使った巻上機には、少なくとも一つの永久磁石モーター、ローピング調整装置、及び綱車を含む。永久磁石モーターは、シャフトを備えたケース、ケース内に設置され且つシャフトに沿って回転する永久磁石アウターローター、及び永久磁石アウターローターに対応する複数の対となる固定子を含む。ローピング調整装置は、保護ケース、保護ケース内に設置されシャフトに組み込まれ且つ同時に回転するプライマリーギア、プライマリーギアと噛み合う少なくとも一つのセカンダリギア、及びセカンダリギアの中心にさらに設置されたシャフトの方向と平行に伸びる出力軸を含み、出力軸とシャフトをプライマリーギアとセカンダリギアのギア比に従い変速させて回転させることができる。綱車は、出力軸に設置され、ロープを掛けて設置するために提供され、ロープを牽引駆動してかごを動かすことができる。

また、永久磁石モーターを使った巻上機は、昇降装置に据付けることで、本考案の永久磁石モーターを使った巻上機を搭載した新型の省エネエレベーターになる。省エネエレベーターは、昇降装置、巻上機を含む。昇降装置は、綱車の回転により牽引され回転するロープ、ロープの一端に連結したかご、ロープの他端に連結したかごに対応する釣合い重りを含む。巻上機は、永久磁石モーター、ローピング調整装置、及び綱車を少なくとも含む。永久磁石モーターは、シャフトを備えたケース、ケース内に設置され且つシャフトに沿って回転する永久磁石アウターローター、永久磁石アウターローターに対応する複数の対となる固定子を含む。ローピング調整装置は、保護ケース、保護ケース内に設置され、シャフトに組み込まれて且つ同時に回転するプライマリーギア、プライマリーギアと噛み合う少なくとも一つのセカンダリギア、セカンダリギアの中心にさらに設置されシャフトの方向と平行に伸びる出力軸を含み、出力軸とシャフトをプライマリーギアとセカンダリギアのギア比に従い変速させて回転させることができる。綱車は、出力軸に設置され、ロープを牽引駆動してかごを動かすことができる。

本考案の巻上機は、永久磁石モーターとローピング調整装置を搭載することから、古いエレベーターシステムの巻上機として取り換えることができる。従来のモーターとウォーム減速機を簡単に取り換え、原来のかごと昇降路などすでにあった構造と適合し、リニューアルも簡単になり、コストも軽減できる。且つ、本考案の新型の巻上機は、体積が小さく、軽量で、空間占有率が低下することにより、設置はより便利になり、さらにエレベーターシステム全体の運転効率を向上しエネルギー消費を減少させ、環境にもやさしい。特に運転時発生した振動と騒音を軽減したため、乗降の快適性を効果的に向上できる。

図１は、従来のエレベーターシステムの構造の概略を説明するための図である。 図２は、従来のエレベーターシステムに動滑車を増加した後の新型のエレベーターシステムの構造を説明するための図である。 図３は、本考案の新型の省エネエレベーターの１つ目の比較的良好な実施例の立体概要図である。本考案の永久磁石モーターを使った巻上機が、従来のエレベーターシステムのかごと昇降路などに適合し、本考案の新型省エネエレベーターとなるのか、構造関係を説明するための図である。 図４は、本考案の永久磁石モーターを使った巻上機の比較的良好な実施例の概略的断面図であり、巻上機の構造を説明するための図である。 図５は、図４の永久磁石モーターを使った巻上機の実施例の立体概略図である。

本考案の技術的な内容、特徴と機能と効果に関して、以下の参考図と良好な実施例を組み合わせた詳細な説明で、明確に表すことができる。このほか、それぞれの実施例で、同じユニットは類似した番号表示となっている。

長年の使用に伴い、電動エレベーターシステムはエネルギー消費が比較的大きいだけでなく、かごへの運転による振動と騒音も耐え難いものとなり、特に電気部品には耐用年数があるために、いったん期限に達すると、交換しなければならない。財務上の制約があるビルのエレベーターは、一方でリニューアルのコストを節約し、一方で同時に快適さを向上させることが期待され、図３に示す機構を採用することができる。本考案の１つ目の優れた実施例の新型の省エネエレベーターは、電動エレベーターシステム９’と呼ばれる。この種類のリニューアルされた電動エレベーターシステム９’は、本考案で公開する永久磁石モーターを使った巻上機１の高い互換性による最小限の代替により、図１の巻上機のモジュール９１に代わり、電動エレベーターシステム９’を継続して作動させるだけでなく、エネルギー節約と騒音低減の機能と効果を得ることができる。

図４を参照して説明する。本考案の巻上機１は、少なくとも永久磁石モーター１３、ローピング調整装置１５、及び綱車１７を含む。まず、永久磁石モーター１３が動力エネルギーを出力し、ローピング調整装置１５に伝達した後、ギア比の関係により、ローピング調整装置１５は減速し且つトルクを増加させた後、さらに綱車１７に出力し、昇降装置９３を駆動するための駆動力を提供する。

エレベーターを駆動するためのエネルギーは、図示しないコイルによりケース１３３内の内側に位置し対となる固定子１３５に磁場を発生させ、永久磁石アウターローター１３７をシャフト１３１に沿って回転するように駆動させ、当該永久磁石モーターの動力は永久磁石アウターローター１３７と同時に回転するシャフト１３１を経由してローピング調整装置１５に出力伝達される。効果が高く、低騒音の永久磁石モーター１３を電動エレベーターシステム９’全体の動力の発生源として採用することにより、永久磁石モーター１３の動力の出力の消費エネルギーは、従来から採用されていたウォーム減速機を備えた巻上機よりもはるかに低く、かごの起動と停止時も比較的振動と騒音が発生しない。

ローピング調整装置１５は、巻上機１が電動エレベーターシステム９との互換性を有するために必要な装置であり、永久磁石モーター１３の動力が発生した後、動力はシャフト１３１を経由し保護ケース１５１内のプライマリーギア１５３を動かし、次いで少なくとも１つのセカンダリギア１５５と噛み合い、プライマリーギア１５３とセカンダリギア１５５のギア比により、回転速度を調整して出力を変化させ、最終的な出力はセカンダリギア１５５の中心に設置された出力軸１５７により出力され、綱車１７を駆動し、昇降装置９３全体を動かす。また、昇降装置９３のローピングは１：１となり、このため従来のかごと昇降路の設計は互いに互換する。併せて図５に示す通り、モーターとローピング調整装置１５の安定した動作のために、本実施例の中で機械室の床上に鉄骨フロア１５２等の金属製の台座を設置する。また、ローピング調整装置１５は、保護ケース１５１から伸び出た連結フランジ１５４を含み、連結フランジ１５４はモーターのケース１３３にねじ止めにより固定される。

昇降装置と使用者の安全には関連性があるため、安全への対策は非常に重要なものである。本領域の技術を理解する人々であれば容易に理解できることであるが、よくある巻上機のモジュールには減速安全装置が含まれ、該減速安全装置は昇降装置の運行のプロセスにおいて随時モニタリングをしており、速度が予定の数値を超過した場合は、抵抗力を提供し、巻き上げ機の出力する動力を低減させ、速度を次第にゼロへと戻す。本実施例の巻上機１には可変減速機１９が含まれ、昇降装置の運転速度が予定した安全数値を超過したのを検出した際に、可変減速機１９は自動でシャフト１３１に固定されたブレーキ１９１との摩擦による減速を実施し、電動エレベーターシステム９’はそれに伴い減速して停止し、安全な状態となる。

本考案で公開する巻上機が従来の巻上機のモジュールと交換された後、ローピング調整装置により、永久磁石モーターの回転速度とトルクの従来のエレベーターシステムへのスムーズな組合せを促し、従来のエレベーターシステムは運転効率の向上、騒音の低減、振動の減少を得ることができ、最終的には快適性の増加へとつながる。上述の効果と利益をまとめると、本考案は消費者のためにコストを節約するだけでなく、従来のエレベーターシステムの効率を向上させ、乗り降りをより安心で快適にさせる。

上述した内容は、本実用新案の比較的良好な実施形態にすぎず、本実用新案の実施範囲を限定するものではない。すなわち、本考案の実用新案登録請求の範囲と明細書に記載された内容に従って行う簡単な変更による同等の効果は、本実用新案登録請求の範囲内である。

１…巻上機
１３、１３’…永久磁石モーター
１３１…シャフト
１３３…ケース
１３５…固定子
１３７…永久磁石アウターローター
１５…ローピング調整装置
１５１…保護ケース
１５２…鉄骨フロア
１５３…プライマリーギア
１５４…連結フランジ
１５５…セカンダリギア
１５７…出力軸
１７…綱車
１９…可変減速機
１９１…ブレーキ
８…新型エレベーターシステム
８１…巻上機モジュール
８２１…かご
８２３…釣合い重り
８３…動滑車
９、９’…電動エレベーターシステム
９１…巻上機モジュール
９１１…誘導電動機（ＩＭ）
９１３…ウォーム減速機
９１５…トラクションシーブ
９３…昇降装置
９３１…ロープ
９３３…かご
９３５…釣合い重り

Claims (7)

1. 永久磁石モーター、ローピング調整装置、及び綱車を少なくとも含む永久磁石モーターを用いた巻上機であって、
   該巻上機は、エレベーターのかご及び釣合い重りに連結するロープを回転駆動するために用いられ、
   前記永久磁石モーターは、
   シャフトを備えたケース、
   該ケース内に設置され、且つ前記シャフトに沿って回転する永久磁石アウターローター、及び、
   該永久磁石アウターローターに対応する複数の対となる固定子、
   を含み、
   前記ローピング調整装置は、
   保護ケース、
   該保護ケース内に設置され、前記シャフトに組み込まれ且つ同時に回転するプライマリーギア、
   該プライマリーギアと噛み合う少なくとも一つのセカンダリギア、
   該セカンダリギアの中心にさらに設置され、前記シャフトの方向と平行に伸びる出力軸を含み、
   該出力軸と前記シャフトを、前記プライマリーギアと前記セカンダリギアのギア比に従い変速させて回転させることができ、
   前記綱車は、前記出力軸に設置され、前記ロープを牽引駆動して前記かごを動かすことができる、
   巻上機。
2. 前記永久磁石モーターの出力速度を低減させる可変減速機を含む、
   請求項１に記載の巻上機。
3. 前記可変減速機は前記シャフトに固定されたブレーキを含み、前記可変減速機を減速、停止することができる、
   請求項２に記載の巻上機。
4. 前記ローピング調整装置は連結フランジを含み、前記連結フランジは前記永久磁石モーターの前記ケースにねじで固定される、
   請求項１又は２に記載の巻上機。
5. 永久磁石モーターを用いた巻上機を備える省エネエレベーターであって、
   前記省エネエレベーターは、昇降装置、巻上機を少なくとも含み、
   前記昇降装置は、
   綱車の回転により牽引駆動されるロープ、
   前記ロープの一端に連結したかご、及び、
   前記ロープの他端に連結した前記かごに対応する釣合い重り、
   を含み、
   前記巻上機は、永久磁石モーター、ローピング調整装置、及び綱車を少なくとも含み、
   前記永久磁石モーターは、
   シャフトを備えたケース、
   該ケース内に設置され、且つ前記シャフトに沿って回転する永久磁石アウターローター、及び、
   該永久磁石アウターローターに対応する複数の対となる固定子、
   を含み、
   前記ローピング調整装置は、
   保護ケース、
   該保護ケース内に設置され、前記シャフトに組み込まれ且つ同時に回転するプライマリーギア、
   該プライマリーギアと噛み合う少なくとも一つのセカンダリギア、
   該セカンダリギアの中心にさらに設置され、前記シャフトの方向と平行に伸びる出力軸を含み、
   該出力軸と前記シャフトを、前記プライマリーギアと前記セカンダリギアのギア比に従い変速させて回転させることができ、
   前記綱車は、前記出力軸に設置され、前記ロープを牽引駆動して前記かごを動かすことができる、
   省エネエレベーター。
6. 前記永久磁石モーターの出力速度を低減させる可変減速機を含み、
   該可変減速機は、前記シャフトに固定されたブレーキを含み、前記可変減速機を減速、停止することができる、
   請求項５に記載の省エネエレベーター。
7. 前記ローピング調整装置は連結フランジを含み、前記連結フランジは前記永久磁石モーターの前記ケースにねじで固定される、
   請求項５に記載の省エネエレベーター。