JP3374700B2

JP3374700B2 - エレベータ装置

Info

Publication number: JP3374700B2
Application number: JP10425997A
Authority: JP
Inventors: 徳昭日野; 正司北村; 元哉伊藤; 文男田島; 秀樹二瓶; 長瀬　　博; 荒堀　　昇
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 2003-02-10
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: JPH10304641A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエレベータ装置に係
り、特に昇降路内に配置できる薄型の永久磁石式ブラシ
レスＤＣモータを巻上機に用いたエレベータ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のエレベータ装置において、エレベ
ータの屋上機械室をなくす構成として、例えば特開平8
−40676号公報記載のように、薄型の永久磁石式ブラシ
レスＤＣモータ（以下、ブラシレスＤＣモータ）を昇降
路内に配置し、屋上機械室を不要にしようとする提案が
なされている。そして、モータを薄型化とするために、
固定子と回転子の間の空気ギャップをモータシャフトに
対して垂直にした、いわゆる、アキシャルギャップ型に
している。

【０００３】一般に、アキシャルギャップのモータは、
固定子のコイルエンドが径方向に広がるため軸方向を短
くできるメリットがある。この特徴を利用し、軸方向長
さよりもモータ径が大きな、薄型扁平モータを得、この
薄型モータをエレベータのガイドレールに取り付けるこ
とで、昇降路断面積を増やさずに、屋上機械室が不要に
なるというものである。

【０００４】また、ＶＴＲや、ＣＤ−ＲＯＭ用の超小型
のブラシレスＤＣモータでは、コイルエンドを小さくす
るために巻線を一つのティースに集中的に巻き、二つの
ティースにまたがらないようにする方法（以下集中巻と
呼ぶ）が広く一般的に利用されている方法である。これ
らのモータのほとんどのものは極数が８から１２極程度
でスロット数はその３／２倍、または３／４倍のモータ
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
によるアキシャルギャップ型モータには次のような欠点
がある。即ち、エレベータのような数ｋＷクラスの大型
モータでは、固定子鉄芯と回転子の永久磁石とのギャッ
プ間に数トンもの強い吸引力が働くため、アキシャルギ
ャップ型では、軸方向のスラスト力を抑える強固な支持
構造が必要になる。しかし、回転子と固定子の間は可動
部であり、ベアリング等で結合されているため、支持構
造も複雑で、強固にすることは難しい。支持構造が十分
強固でなければ、モータのギャップがギャップ面によっ
て異なったり、最悪の場合、固定子と回転子が接触して
しまい、磁石がはがれるなどの心配もある。このため、
アキシャルギャップ型のモータは製作，補修，点検に手
間や時間がかかり、エレベータのように特に安全性が要
求され、かつ、頻繁に保守点検が必要な装置に適応する
のは難しく、実現できてもコストが高い欠点があった。

【０００６】また、ＶＴＲ等に使用されている超小型の
ブラシレスＤＣモータのような集中巻の構造をしたもの
は、従来のエレベータ用モータには全くなかった。この
理由として、巻線を一つのティースに集中的に巻く集中
巻は、ブラシレスＤＣモータに固有の巻線方法であり、
従来のエレベータモータに使用されている誘導機では現
実的に集中巻ができなかったこと、また、大容量のブラ
シレスＤＣモータには最大磁気エネルギー積の大きな、
非常に高価な磁石が必要であり、ＶＴＲ用のモータをそ
のまま大きくすると、磁石の量が多く、コストが極端に
上がってしまうためである。

【０００７】本発明の目的は、昇降路に入るような薄型
で、かつ、構造が簡単で信頼性が高く、安価なエレベー
タモータを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、径が幅よりも大きな薄型扁平ブラシレスＤＣモー
タを昇降路内に配置するエレベータ装置において、前記
モータは固定子と回転子のギャップが径方向にあるラジ
アルギャップ型で、すべての固定子コイルを二つのティ
ースにまたがらず一つのティースの回りに夫々巻いた所
謂集中巻きにしたのである。

【０００９】上記ラジアルギャップ型とすることによ
り、固定子と回転子との間に働く電磁力は径方向に分散
して固定子と回転子構造物の内力となるので、可動部に
強固な支持構造が不要になり、構造が簡単になる。しか
し、このままではコイルエンドが軸方向に伸びるのでモ
ータの薄型化を阻害する。そこで固定子に巻くコイルを
集中巻きとすることで、コイルエンドの張出しを小さく
して薄型にしたのである。

【００１０】

【発明の実施の形態】図に従って、本発明の実施例を示
す。図１には本発明によるエレベータ装置の全体図を示
す。昇降路２１内を、かご２とカウンタウエイト４がそ
れぞれ、かごガイドレール１０とカウンタウエイトガイ
ドレール１１に沿って上下に昇降する。昇降路２１の上
部には従来のエレベータのように屋上機械室はない。制
御室は例えば、階段下等のスペースに余裕のある場所に
取り付ければ、建物の高さが高くなることはない。モー
タ１はかご２の入り口に対して昇降路内の側面の頂上部
に配置し、ビーム３２に取り付けたモータベース２０に
固定する。モータ１は径が大きく軸方向が短い扁平モー
タで、これを設置する昇降路壁に軸が直交、またはそれ
に近い角度にするように配置する。モータ１にはギアを
介さずトラクションシーブ１２を直結、つまり、トラク
ションシーブ１２はダイレクトドライブになる。ロープ
３はその一端を昇降路２１内の、モータ側の天井付近に
ロープ止め１９で取り付け、他方ではウエイトプーリ２
３、つまり動滑車でカウンタウエイト４を吊す。ロープ
３はさらにトラクションシーブ１２に巻き掛け、かご２
の下を通ってモータと反対側面の天井付近にロープ止め
１９で固定する。かご下には、かご下プーリ２２を二
つ、かごの左右に取り付け、ロープ３を通す。

【００１１】この構造では、かご２とカウンタウエイト
４がどちらも動滑車で取り付けられており、トラクショ
ンシーブの周速度に対してかごとカウンタウエイトの速
度が半分になる。これは２：１ローピングと呼ばれる方
式である。１：１ローピング、つまりトラクションシー
ブの周速度とかごの速度が同じ場合に比べて、トルクは
１／２、モータ回転数が２倍になるため、トータルとし
てはモータの出力は同じだが、モータサイズは出力では
なくトルクで決まるので、２：１ローピングではモータ
を小さくできるメリットがある。

【００１２】図２に図１の昇降路を上から見た図を示
す。モータ１が薄ければ薄いほど昇降路断面積を狭く、
あるいはかごの面積を広くすることができ、エレベータ
としてメリットがあることが分かる。モータはカウンタ
ウエイトの上に来るため、カウンタウエイトガイドレー
ル１１をまたぐことになる。また、図２から明らかなよ
うにかご下プーリ２２はかごに対して斜めになるように
設置した方が、かごの重心とのバランスがとれる。さら
にこのような昇降路内の配置にすれば、ドアの反対側に
カウンタウエイトがないので、かごの両側、図面では上
下両方向にドアを取り付けて通り抜けできるようなエレ
ベータ、あるいは、ドアと反対側の壁をガラス張りなど
にして、展望台用のエレベータとしても利用できるメリ
ットがある。

【００１３】図３にこのモータの内部構造を示す。モー
タは固定子６と回転子１７のギャップが径方向に開いて
いる、いわゆるラジアルギャップ型とよばれるタイプ
で、内側に固定子、外側に回転子がある外転型のモータ
である。

【００１４】回転子１７はリング状の回転子鉄心３３と
ディスク状の回転子支持部３４と永久磁石７から構成さ
れる。回転子鉄心３３は磁束が外に漏れて鉄粉等の付着
がないように、磁性材で構成する。回転子鉄心３３は、
通常のモータのように渦電流損を抑制するため積層鋼板
で構成しても良い。回転子鉄心３３の内周には永久磁石
７を接着剤，ボルト等で固定する。この実施例では外転
型モータなので、磁石は遠心力により回転子に押し付け
られる、内転型より磁石がはがれにくいメリットもあ
る。磁石を接着剤やボルトなどで固定する方法は、コス
トがかからないメリットがあるが、さらに信頼性の高い
固定方法として回転子鉄心３３のギャップ面付近に軸方
向に沿って穴を開け、その中に磁石を埋め込む方法もあ
る。この場合、磁石間の鉄が補助磁極になり、リラクタ
ンストルクが使えるため、磁石量を少なくでき、コスト
を削減できるメリットもある。永久磁石７は４６極で構
成し、それぞれ径方向に着磁し、隣り合う磁石の極は
Ｎ，Ｓが逆向きになるようにする。磁石を軸方向に分割
すれば、磁石に誘導される渦電流を少なくできるので温
度上昇と損失を抑えることができる。回転子支持部３４
は磁束が漏れないように磁性材で構成し、軸８と連結す
る。

【００１５】固定子６は等間隔に並んだ４２個のティー
ス１８とコアバック３５とコイル５から構成される。コ
イル５は図３に示したように、それぞれのティース一つ
ずつに巻く。固定子が大きい場合は、円弧をいくつかに
分割してユニット毎に製作し、後から一体に組み合わせ
れば製作性がよい。コイル５は固定子の内周側、つまり
スロット底部からティースに巻き始め、巻き終わりもス
ロットの底部になるようにする。このコイル５は、渡り
線３１を介してそれぞれ配線板３０に接続し、ここで
Ｕ，Ｖ，Ｗの三相に配線をする。このように、渡り線３
１を固定子の側面で接続することを避け、モータが軸方
向に長くならないようにする。

【００１６】軸８にはトラクションシーブ１２を取り付
けるが、回転子１７から回転力を直接伝達するために、
図３のように回転子支持部３４に直結しても良い。軸８
はベアリング１４を介して固定体１３とモータベース２
０に固定する。固定子６は固定体１３に取り付ける。

【００１７】固定子６のコイルに三相交流電流を流すこ
とにより回転磁界をつくり、それに同期して回転子１７
が回転し、トラクションシーブ１２を駆動する。

【００１８】上に示したモータは、特開平8−40676号公
報のアキシャルギャップ型のモータのように、回転子の
永久磁石と固定子の間の吸引力がスラスト力として働く
ことはなく、吸引力は径方向に分散され、回転子，固定
子それぞれに働く内力となるため、可動部に強固な支持
構造が不要になり、モータの信頼性も向上し、メンテナ
ンス，製作も容易である。

【００１９】上記実施例の特徴は４６という多極である
ことが挙げられる。エレベータの巻上機に使われる一般
の数ｋＷクラスの誘導機の極数は４〜１０程度である。
これに対して、本発明のエレベータモータは４０極程度
と非常に多い。これはモータに使う永久磁石が非常に高
価なので、磁石の使用量を減らすための工夫である。磁
石量は、永久磁石の減磁対策のため、モータの極数を多
くすればするほど少なくて済む。図４に１５ｋＷのエレ
ベータ用モータを本発明によるブラシレスＤＣモータに
した場合のモータ効率と磁石の必要な厚さが極数に依存
しているグラフを示す。磁石の厚さは図４の値よりも厚
くてもよいが、薄くすると減磁の心配がある。モータ効
率は銅損と鉄損の兼ね合いで２０〜４０極の間になだら
かなピークを持ち、磁石厚さは極数にほぼ反比例する。
モータのコストは材料の高価な磁石の値段で決まるの
で、従って磁石厚さが少なくて済む３０から５０極程度
が妥当といえる。また、永久磁石がＮｄ系のようにもろ
い材質だと厚さを極端に薄くしても製作が難しく、この
面からも磁石厚さが３mm程度になる４０極前後が妥当と
いえる。

【００２０】図５は本発明の特徴である固定子巻線の様
子を表したもので、ティースを径方向上の視線から見た
図である。（ａ）は従来のエレベータ用モータに利用さ
れている分布巻、（ｂ)，(ｃ）は本発明による集中巻、
つまり、コイルを一つのティースに集中的に巻く方法、
の巻線例である。分布巻は複数のティースにまたがって
コイルを配置するため、どうしてもコイルエンドが長く
なる。しかし、図５（ｂ）ような集中巻モータは一つの
ティースにコイルを巻くために、コイルエンドを小さく
できる。図５（ｃ）では、スロットの半分ずつコイルを
巻く例である。コイルの太さが半分になるのでコイルエ
ンドをさらに小さくできる。分布巻は誘導機にもブラシ
レスＤＣモータにも適応できるが、集中巻はブラシレス
ＤＣモータに特有の巻線方法で、誘導機に対しては現実
的には使えない。このようにブラシレスＤＣモータの特
徴を最大限に生かし、図５（ｂ）に示したように集中巻
にして、コイルエンドを小さくし、ラジアルギャップ型
でもモータを薄くできるようにした。集中巻は、ＶＴＲ
や、ＣＤ−ＲＯＭ用の小型モータのように８から１２極
程度の極数が少ないモータでは一般的であるが、上記実
施例のように４０極以上の多極で、しかもエレベータ用
モータでは例がない。このような工夫により、モータを
薄型化し、エレベータの昇降路内を有効に活用できるモ
ータを得られる。さらに、分布巻に比べ、コイルエンド
が短くなることは銅損の低下につながり、モータ効率も
向上するメリットもある。

【００２１】また、集中巻は、このような多極モータに
対して他のメリットもある。通常の数ｋＷクラスの誘導
機の分布巻の考え方は、回転子側の１極に対するスロッ
トを多くし、同相の巻線の誘起電圧の位相をずらして直
列接続し、誘起電圧波形を正弦波に近づけようとするも
のである。分布巻には、トルク脈動抑制，高調波による
損失の低減など様々なメリットがあるが、本発明のよう
に４０極もの三相多極モータに対して通常の分布巻の考
え方では、スロット数が極めて多くなる問題がある。通
常の４〜１０極のモータは３０〜７０スロット程度であ
るが、４０極のモータに対しては、最低３倍のティース
数、さらに毎相毎極のスロット数を２，３に増やすと、
６倍の２４０ティース，９倍の３６０ティースが必要に
なる。このようなモータは巻線の幅やモータ径が有限で
あることを考えると事実上不可能であり、無理につくっ
てもコストが上がってしまう。

【００２２】これに対し、本発明では巻線を集中巻にし
てあるので、スロット数を大幅に少なくすることができ
る。集中巻の場合、もっとも一般的に用いられる極数と
スロット数の組み合わせは、ティースと、磁石を等間隔
に並べた場合に、ティースの数Ｍ，極数Ｐを以下の関係
が、Ｐ：Ｍ＝２：３あるいは、４：３のものである。こ
のように、多極のモータに対してもスロット数はせいぜ
い４／３倍程度で済むことになる。図６には実施例とし
てｎが１２、Ｐ：Ｍ＝４ｎ：３ｎの場合のモータ構造を
示す。極数４８に対してスロット数も３６と通常のモー
タと同様に無理のない設計が可能である。

【００２３】さらにＭ＜Ｐの条件を満たすものに関して
は、Ｐ＜Ｍのものよりもモータの小型化が図れる。この
理由を次に説明する。図７に示すように一つ一つの磁石
は一様に磁化されているとすると、ギャップの磁束密度
Bgapは矩形状になる。図７（ａ）のようにＭ＞Ｐの場
合、ティースピッチＴｔは極ピッチＴｐよりも大きいか
ら、ティース一つに入る最大の磁束は、Bgap×Ｔｔにな
る。しかし、Ｍ＜Ｐの場合、Ｔｐ＜Ｔｔなので、ティー
ス磁束が最大になる時でも、Bgap×Ｔｐよりも小さくな
る。なぜなら、ティースには対抗する磁石の隣にある磁
石の逆向きの磁束が入ってくるからである。このため、
Ｍ＜Ｐのモータでは、ティース磁束密度を下げる効果が
ある。ティース幅は一般に磁束が飽和しないように選ぶ
から、ティース磁束密度を減らす代わりにティースを細
くすることができる。従って、スロットの断面積を減ら
さずに固定子の径を小さくでき、モータの小型化が図れ
る。つまり、モータを昇降路に入れる際に、より昇降路
を有効に利用することができる。

【００２４】次に、乗り心地が良く、制御の容易なエレ
ベータに適したブラシレスＤＣモータについて実施例を
述べる。

【００２５】上記の組み合わせＰ：Ｍ＝２：３、あるい
は４：３のモータは分布巻による効果は得られず、ブラ
シレスＤＣモータ特有のコギングトルクと呼ばれるトル
ク脈動が生ずる。トルク脈動はエレベータの振動を招
き、乗り心地が悪くなる問題がある。このトルク脈動の
低減方法として、まず、磁石、あるいはティースをスキ
ューする方法がある。

【００２６】そのほかの手段として、特開昭62−110468
号公報に紹介されている方法がある。一般にコギングト
ルクの脈動数Ｎは、モータ一回転につき、ティース数Ｍ
と永久磁石極数Ｐとの最小公倍数であることが知られて
いる。コギングトルクによるトルク脈動の振幅は、この
最小公倍数が大きければ多いほど小さくなる。したがっ
て、この最小公倍数Ｎを大きくすることが乗り心地の改
善につながる。このＮを大きくするために、具体的に
は、ティースと、磁石を等間隔に並べた場合に、ティー
スの数Ｍ，極数Ｐを以下の関係にする。

【００２７】（２／３）Ｐ＜Ｍ＜Ｐ（４／３）ただし、Ｐ＝Ｍの場合は巻線が成立しないので除いてあ
る。図３の実施例はこの方法でトルク脈動低減を図って
おり、乗り心地の良いエレベータ装置を得ることができ
る。

【００２８】さらに、エレベータにブラシレスＤＣモー
タを利用する場合、コギングトルクはかごの停止制御に
も悪影響を与える。コギングトルクは永久磁石と磁性材
であるティースとの吸引力に起因する力なので、コイル
に通電していない場合にも特定の角度で停止しやすい傾
向がある。また、ダイレクトにトラクションシーブを駆
動した場合、モータ回転速度はシーブの回転速度と同じ
になる。従ってモータのコギングトルクの脈動数をＮと
すると、トラクションシーブは１／Ｎ回転する毎に停止
しやすい角度になる。トラクションシーブ１／Ｎ回転に
対応するエレベータの移動距離が大きいと、トラクショ
ンシーブが停止しやすい角度とかごの停止位置が一致し
ないことも多い。その結果、モータはかごの停止位置で
もトルクを受け、エレベータの停止位置制御が難しくな
る。従来のエレベータ装置の場合は、モータとトラクシ
ョンシーブの間に減速比の大きなギアを使っていたた
め、モータの回転角度に対してエレベータの移動距離は
小さい。従ってブラシレスＤＣモータを使って、ダイレ
クトドライブや、減速比が小さなギアでシーブを駆動す
る場合に上に述べたような新たな問題が生じる。

【００２９】この問題は、極数Ｐとティース数Ｍの最小
公倍数Ｎを大きくすることで解決できる。以下、図３を
例に説明する。図３のモータのコギングトルクの脈動数
はＰ＝４２とＭ＝４６の最小公倍数Ｎの９６６になる。
建築基準法に、トラクションシーブ径はロープ径の４０
倍以上、トラクションシーブ径は１２mm以上という基準
があり、これに基づけばトラクションシーブ径は４８０
mm以上となる。トラクションシーブ径を４８０mmとすれ
ば周長は１５０８mm以上となる。モータのコギングトル
クはモータ一回転につきＮになるから、モータが１／Ｎ
回転すれば、トラクションシーブも１／Ｎ回転し、コギ
ングトルク１周期によってロープの移動距離は１５０８
／９６６は１.６mmになる。この結果、かご２は１.６mm
毎に停止しやすい傾向になる。図８に示すようにエレベ
ータの停止位置誤差１５は階床１６に対して±標準的に
は１０mmだから、誤差範囲２０mmの間には、このモータ
が停止しやすい位置が２０／１.６＝１２個あることに
なり、このモータを使うと停止制御の際、モータが停止
しやすい位置で停止させてもエレベータの停止誤差が問
題になることがなくなる。また、モータが停止しやすい
位置に止まっていれば、人の乗降の際に荷重が変わって
もモータが回転しにくいメリットもある。逆に停止誤差
を±１０mm以内にするためには、トラクションシーブが
１／Ｎだけ回転した場合のエレベータの移動距離が２０
mm以内であればよいから、1508／２０でＮは７６以上で
なければならない。トラクションシーブ径を増やすと１
／Ｎ回転のエレベータ移動距離が増えるから一定の停止
誤差を保つためにはＮをトラクションシーブ径に比例し
て増やすようにＭとＰを選べはよい。

【００３０】以上の例を一般化すれば、トラクションシ
ーブの周長をＬ、かごの停止誤差を±Ｓとし、２Ｓ＞Ｌ
／ＮになるＮを満たすＰとＭを選ぶことによって、かご
の停止誤差範囲±Ｓに、モータが停止しやすい位置が少
なくとも一つ以上あることになる。これにより停止制御
のしやすいエレベータ装置を得ることができる。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１に巻線が集中巻の場合の極数とティー
ス数の組み合わせによる最小公倍数を示す。表に示した
のは、(２／３)Ｍ＜＝Ｐ＜＝（４／３）Ｍの場合であ
る。この表から分かるように、４ｎ：３ｎの場合はｎが
７以上の組み合わせで最小公倍数Ｎが８４以上となり７
６より大きくなることが分かる。この場合、最小公倍数
は１６８である。最小公倍数Ｎは７６より大きいので、
トラクションシーブ１／Ｎ回転によるかごの移動距離は
２０mm未満になり、かごの停止位置誤差を±１０mm未満
に抑えることが容易になる。

【００３３】また、Ｐ：Ｍが２ｎ：３ｎの場合はｎが１
３以上の場合にＮが７８以上となり７６よりも大きくな
り、ｎが１３以上のモータがエレベータに適していると
いえる。

【００３４】また、表１から分かるように式１の関係を
満たせば、Ｐ：Ｍが２ｎ：３ｎあるいは４ｎ：３ｎの場
合よりも最小公倍数がはるかに大きくなる。例えば、テ
ィース数が少ない１４極１２ティースの場合でも最小公
倍数は８４になる。

【００３５】以上のような点から集中巻モータに関して
表１を検討すれば、（２／３）Ｍ＜Ｐ＜（４／３）Ｍ但しＰ＞＝２０の場合に最小公倍数はすべて７６以上と十分大きくな
り、停止位置誤差が±１０mm以下の停止精度の良いエレ
ベータを得ることができる。

【００３６】また、Ｍ＜Ｐ＜（４／３）Ｍ但し、１０＜＝Ｐの場合も同じく停止位置精度のよいエレベータを得るこ
とができる。

【００３７】以上のコギングトルクに関する説明は、モ
ータの極数とティース数によってのみ決まるため、アキ
シャルギャップ型のモータでも全く同じように適応でき
る。さらに、図９に示したようなアウター回転子とトラ
クションシーブを兼ねるようなモータに関しては、トラ
クションシーブ内にモータを組み込むため、トラクショ
ンシーブ径が大きくなりやすいので、ＭとＰの最小公倍
数Ｎが大きなモータを使うことは特に有効である。

【００３８】図１０に本発明の応用例を示す。このモー
タは補助ティース１９を三つ持ち、ティース１８は１８
個、永久磁石７は２２極ある。ティースにはコイルが集
中巻され、各ティースの位相は永久磁石７の電気角１２
０度毎になるように三相に分配されている。一方、補助
ティース１９はそれぞれ永久磁石の電気角が６０度毎に
なるように配置されるが、巻線は巻かれていない。この
モータのコギングトルクは以下に示すように２種類あ
る。一つは補助ティースの数×極数で、図１０の場合は
３×２２＝６６である。他方、等間隔に並ぶティースの
ピッチ角度をＱとすれば、図１０においてこのピッチ角
度Ｑは、１周あたりティースが１９個等間隔に並んだモ
ータと同じになる。１９と２２極の最小公倍数４１８が
第２のコギングトルクの脈動数である。これら二つコギ
ングトルクの成分のうち大きい方をＮとし、Ｎが大きく
なるようなＭとＰと補助ティースの組み合わせにより上
述と同じ効果を得ることができる。このように本発明は
固定子に補助ティースがある場合にも適応できる。ま
た、補助ティースには巻線が巻かれていないが、すべて
の巻線はティース一つに集中的に巻かれており、コイル
エンドが大きくなることはない。

【００３９】また、以上の説明はローピングが１：１の
場合だが、ローピングを２：１にすると、トラクション
シーブ１／Ｎ回転に対してエレベータの移動距離は半分
になる。このため、最小公倍数Ｎを決める際、ローピン
グ１：１の場合のＮの半分に選べば、コギングトルクに
関して上述の説明と全く同じ効果を得られる。

【００４０】また、ダイレクトドライブ方式ではなくて
も、ギア比が小さく、モータの１／Ｎ回転によるエレベ
ータの移動距離が停止誤差Ｄと同じ程度になる場合、最
小公倍数ＮをＮ／Ｄに設定すれば、コギングトルクに関
して上述の説明と全く同じ効果を得られる。

【００４１】また、エレベータの停止位置精度がさらに
要求される場合、その誤差範囲に反比例してＮが大きく
なるように上記方法と同様に適当なＭとＰの組み合わせ
を選べば停止制御しやすく、乗り心地の良いエレベータ
装置を得ることができる。

【００４２】また、回転子の永久磁石が必ずしも等間隔
に並んでいなくても、コギングトルクが発生するブラシ
レスＤＣモータをエレベータに利用する場合には、上記
と同様の考え方によりその脈動数Ｎを大きくすれば、停
止制御しやすく、乗り心地の良いエレベータ装置を得る
ことができる。

【００４３】以上の説明は集中巻モータに関するものだ
が、コギングトルクは巻線方法とは無関係なので、分布
巻のモータについても全く同様に、ＰとＭの組み合わせ
により適当なＮを選ぶようにすれば同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。

【００４４】図１１は本発明のモータの配置に関する実
施例で、モータ構造は上述と同じだが、トラクションシ
ーブとモータの取り付け関係が図３とは異なる。通常、
トラクションシーブ１２は２トン程度のエレベータの荷
重を受け持つため、軸受けを強固にする必要がある。し
かし、トラクションシーブの軸受けをモータのそれと共
用すると、トラクションシーブにかかる静的な荷重のた
めモータが偏芯し、ギャップが上下で異なってしまう等
の問題が生ずる恐れもある。そこで、トラクションシー
ブ１２はモータベース２０で支え、モータは固定体１３
の方で支えることにしてモータには直接荷重がかからな
いようにする。これにより、モータとしての信頼性を向
上させることができる。また、図１１に示すようにトラ
クションシーブ側にはドラムブレーキ、またはディスク
ブレーク等を設置することも容易である。

【００４５】図３と図１１はモータが外転型の例である
が、図１２には内転型のモータの例を示す。極数は３
８、ティース数は３６である。モータを内転型にして
も、集中巻のモータで薄くなるメリットは全く同様であ
る。この組み合わせで外転型モータを構成できることは
言うまでもない。

【００４６】また、図１３にローピングを１：１にした
場合のレイアウトを示す。昇降路２１内のかごのドアと
反対側にモータをトラクションシーブを設置する。かご
２はフォーク２６で下から支える構造にする。フォーク
２６はかご背面でロープ３につながれ、それをトラクシ
ョンシーブ１２に巻き掛け、カウンタウエイト４と結
ぶ。この場合、プーリが不要になるメリットがある。ま
た、側面部の昇降路幅を小さくできる。モータ１はトラ
クションシーブ１２に直結され、カウンタウエイト４の
厚さ方向の幅を稼ぐために昇降路壁に対して斜めに取り
付ける。図１３から明らかなように、モータとかごの上
下方向の位置が重なる場合に特にモータの薄型化が必要
であり、巻線を集中巻にすることが有効な方法であるこ
とが分かる。

【００４７】図１４にはモータを昇降路下に配置した場
合を示す。かごをフォーク２６で吊す方法は図１３と同
じにし、ロープ３をプーリ９に巻き掛け昇降路下に設置
したモータに直結したトラクションシーブ１２に巻き掛
ける。そのロープはさらに上に持ち上げられ、トラクシ
ョンシーブ９に巻き掛けられ、カウンタウエイト４とつ
ながれる。この実施例は、モータを昇降路下に置くこと
で、保守人が転落の心配なく、安心して作業できるメリ
ットがある。図１４から分かるように、プーリ９にはあ
る程度の大きさが必要なので、モータを昇降路の後ろ側
に置くのは難しい。そこで、プーリ９の半径をかごの幅
の１／２以上にし、側面にあるモータ１に垂直にロープ
を下ろすようにする。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、モータの
固定子と回転子の間のギャップを径方向とし、固定子側
の巻線を一つのティースに集中的に巻くので、従来の分
布巻のモータに比べて厚さが薄くなり、モータを昇降路
内に置く場合、特にモータとかごが上下方向に重なるよ
うな位置に配置する場合に、昇降路内の上方向から見た
断面積を小さくすることができる。さらに、固定子と回
転子の間に働く吸引力は回転子の内力となり、従来のア
キシャルギャップ型のモータのように固定子と回転子の
間に働く吸引力を支える強固な支持構造が不要になり、
モータのコスト低減が可能で、かつ、信頼性を向上させ
ることができる。

【００４９】また、極数を３０から５０極にすることで
高価な磁石材料を減らすことができ、モータが安価にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるエレベータ用モータを利用したエ
レベータ装置。

【図２】図１を上から見た断面図。

【図３】本発明によるエレベータ用モータの構成。

【図４】本発明によるモータの極数に対する特性の依存
性を示すグラフ。

【図５】本発明による巻線方法によるモータ薄型化の原
理。

【図６】本発明によるモータ構造の１実施例。

【図７】本発明のモータが小型になる理由。

【図８】停止誤差の説明図。

【図９】本発明の実施例で外転型モータ。

【図１０】本発明によるモータ構造の１実施例。

【図１１】本発明によるエレベータ用モータの構成。

【図１２】本発明によるエレベータ用モータ内部の構
成。

【図１３】本発明によるエレベータ用モータの設置例。

【図１４】本発明によるエレベータ用モータの設置例。

【符号の説明】

１…モータ、２…かご、３…ロープ、４…カウンタウエ
イト、５…コイル、６…固定子、７…永久磁石、８…
軸、１２…トラクションシーブ、１３…固定体、１７…
回転子、１８…ティース、２１…昇降路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田島文男茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者二瓶秀樹茨城県ひたちなか市市毛1070番地株式会社日立製作所水戸工場内 (72)発明者長瀬博茨城県ひたちなか市市毛1070番地株式会社日立製作所水戸工場内 (72)発明者荒堀昇茨城県ひたちなか市市毛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62−110468（ＪＰ，Ａ) 特開平８−12230（ＪＰ，Ａ) 特開平７−117957（ＪＰ，Ａ) 特開平７−10434（ＪＰ，Ａ) 特開平５−168182（ＪＰ，Ａ) 特開平５−168181（ＪＰ，Ａ) 特開平４−178162（ＪＰ，Ａ) 実開平４−93482（ＪＰ，Ｕ) 特公平５−21830（ＪＰ，Ｂ２) 特表平６−502064（ＪＰ，Ａ) 米国特許5018603（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 29/00 H02K 21/00 B66B 11/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ブラシレスＤＣモータがトラクションシー
ブを駆動し、このトラクションシーブを介してかごとカ
ウンタウエイトをロープでつないだエレベータ装置にお
いて、前記ブラシレスＤＣモータ１周あたりのコギング
トルクの脈動数をＮ、前記かごの停止位置誤差を±Ｓ、
前記トラクションシーブの周長をＬとした場合、２Ｓ＞Ｌ／Ｎであることを特徴とするエレベータ装置。
【請求項２】等間隔に配列されたＰ個の永久磁石磁極を
持つ回転子と、等間隔に連続して配列したティースの単
位を複数と、前記単位間に補助ティースを持った固定子
を持ち、すべての固定子コイルは二つのティースにまた
がらず、一つのティースの回りに巻かれているブラシレ
スＤＣモータを備え、このモータがトラクションシーブ
を駆動し、このトラクションシーブを介してかごとカウ
ンタウエイトをロープでつないだエレベータ装置におい
て、前記ティースのピッチ角度をＱ、２π／Ｑで決まる
整数Ｍと前記永久磁石磁極数Ｐとの最小公倍数をＮ、前
記かごの停止位置誤差を±Ｓ、前記トラクションシーブ
の周長をＬとした場合、２Ｓ＞Ｌ／Ｎであることを特徴とするエレベータ装置。
【請求項３】径が幅よりも大きな薄型扁平ブラシレスＤ
Ｃモータを昇降路内に配置するエレベータ装置におい
て、前記モータは固定子と回転子のギャップが径方向にある
ラジアルギャップ型で、すべての固定子コイルを二つの
ティースにまたがらず一つのティースの回りに夫々巻
き、かつ、前記モータは、固定子が内側、回転子が外側にあ
る外転型のモータであり、かつ、前記モータは、浅いカップ状の構造物の内周側に
極ピッチが等間隔になるように永久磁石を配置した回転
子と、この磁石に対向するギャップ面を持つリング状の
固定子を持ち、板状のモータベースに前記固定子を取り
付けて、これをカップ状の回転子にふたをするように構
成され、前記回転子は、カップの内側に取り付けた軸を
前記モータベースに通してトラクションシーブと直結さ
れ、前記回転子の軸はトラクションシーブの両側で支持
されていることを特徴とするエレベータ装置。
【請求項４】径が幅よりも大きな薄型扁平ブラシレスＤ
Ｃモータを昇降路内に配置するエレベータ装置におい
て、前記モータは固定子と回転子のギャップが径方向にある
ラジアルギャップ型で、すべての固定子コイルを二つの
ティースにまたがらず一つのティースの回りに夫々巻
き、かつ、前記モータは、固定子が内側、回転子が外側にあ
る外転型のモータであり、かつ、前記モータは、浅いカップ状の構造物の内周側に
極ピッチが等間隔になるように永久磁石を配置した回転
子と、この磁石に対向するギャップ面を持つリング状の
固定子を持ち、板状のモータベースに前記固定子を取り
付けて、これをカップ状の回転子にふたをするように構
成し、前記回転子は、軸を取り付けて軸の片側をモータ
ベースで支持し、軸の反対側はトラクションシーブを直
結してからシーブの外側で支持されていることを特徴と
するエレベータ装置。
【請求項５】径が幅よりも大きな薄型扁平ブラシレスＤ
Ｃモータを昇降路内に配置するエレベータ装置におい
て、前記モータは固定子と回転子のギャップが径方向にある
ラジアルギャップ型で、すべての固定子コイルを二つの
ティースにまたがらず一つのティースの回りに夫々巻
き、かつ、前記モータは、固定子が内側、回転子が外側にあ
る外転型のモータであり、かつ、前記モータは、昇降路頂上部付近のかご入り口に
対して反対側の壁面に取り付けられ、前記かごは、かご
下から後ろに突き出たフォークでロープによって吊さ
れ、前記ロープは、前記モータによってダイレクトに駆
動されるトラクションシーブに巻き掛けられてその他端
がカウンタウエイトにつながれ、さらに、前記モータは、それを取り付ける壁面に対し
て、斜めに取り付けられていることを特徴とするエレベ
ータ装置。
【請求項６】径が幅よりも大きな薄型扁平ブラシレスＤ
Ｃモータを昇降路内に配置するエレベータ装置におい
て、前記モータは固定子と回転子のギャップが径方向にある
ラジアルギャップ型で、すべての固定子コイルを二つの
ティースにまたがらず一つのティースの回りに夫々巻
き、かつ、前記モータは、固定子が外側、回転子が内側にあ
る内転型のモータであり、かつ、前記モータは、昇降路頂上部付近のかご入り口に
対して反対側の壁面に取り付けられ、前記かごは、かご
下から後ろに突き出たフォークでロープによって吊さ
れ、前記ロープは、前記モータによってダイレクトに駆
動されるトラクションシーブに巻き掛けられてその他端
がカウンタウエイトにつながれ、さらに、前記モータは、それを取り付ける壁面に対し
て、斜めに取り付けられていることを特徴とするエレベ
ータ装置。
【請求項７】径が幅よりも大きな薄型扁平ブラシレスＤ
Ｃモータを昇降路内に配置するエレベータ装置におい
て、前記モータは固定子と回転子のギャップが径方向にある
ラジアルギャップ型で、すべての固定子コイルを二つの
ティースにまたがらず一つのティースの回りに夫々巻
き、かつ、前記モータは、固定子が内側、回転子が外側にあ
る外転型のモータであり、かつ、前記モータは、昇降路最下部付近のかご入り口に
対して側面に配置され、前記かごは、かご下から後ろに
突き出たフォークでロープによって吊され、前記ロープ
は、昇降路頂上部付近の壁面に取り付けられたプーリに
巻き掛けられ、前記プーリの半径は、かごの幅の１／２
以上であり、また前記ロープは、下部にある前記モータ
によってダイレクトに駆動されるトラクションシーブに
巻き掛けられた後、頂部付近の側面にあるもう一つのプ
ーリに巻き掛けられると共にロープの端部はカウンタウ
エイトにつながれていることを特徴とするエレベータ装
置。
【請求項８】径が幅よりも大きな薄型扁平ブラシレスＤ
Ｃモータを昇降路内に配置するエレベータ装置におい
て、前記モータは固定子と回転子のギャップが径方向にある
ラジアルギャップ型で、すべての固定子コイルを二つの
ティースにまたがらず一つのティースの回りに夫々巻
き、かつ、前記モータは、固定子が外側、回転子が内側にあ
る内転型のモータであり、かつ、前記モータは、昇降路最下部付近のかご入り口に
対して側面に配置され、前記かごは、かご下から後ろに
突き出たフォークでロープによって吊され、前記ロープ
は、昇降路頂上部付近の壁面に取り付けられたプーリに
巻き掛けられ、前記プーリの半径は、かごの幅の１／２
以上であり、また前記ロープは、下部にある前記モータ
によってダイレクトに駆動されるトラクションシーブに
巻き掛けられた後、頂部付近の側面にあるもう一つのプ
ーリに巻き掛けられると共にロープの端部はカウンタウ
エイトにつながれていることを特徴とするエレベータ装
置。