JP5210488B2 - 巻上機 - Google Patents

Description

この発明は、巻上機のブレーキ構造に関するものであり、特にブレーキの制動性能の安定及び向上を図るものである。

従来、巻上機のブレーキ構造として、巻上機の中心に配された軸を中心として回転できるブレーキドラム及びブレーキドラムに内蔵された電磁ブレーキ部を有し、電磁ブレーキ部は、複数個の可動鉄心と、可動鉄心の外側に配置され、可動鉄心に連結部材で接続され、ブレーキドラムと対向する外周面を有するブレーキシューと、可動鉄心をブレーキドラムの内周面の方向に押し付ける押し付けバネを介して設けられた可動鉄心それぞれに対応する固定鉄心とを備えたものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１６６４９号公報（請求項１、図１）

上記従来の巻上機では、電磁コイルを内蔵した固定鉄心にバネが配置されて可動鉄心及びブレーキシューをブレーキドラムに押し付ける構造となっており、カゴを移動させるときには、電磁コイルに通電して電磁力により可動鉄心を固定鉄心に吸引することによってブレーキを開放するようになっている。

このような巻上機のブレーキ構造では、カゴの移動中に、例えば地震等の非常時に制動が必要となった場合、瞬時に電磁コイルの電流を遮断してブレーキを効かせる必要がある。しかしながら、電磁コイルの電流を遮断しても、電磁コイルを内蔵している固定鉄心に例えば渦電流などに起因して損失が発生し、可動鉄心と固定鉄心間に吸引力が残存している場合は、瞬時に制動することが困難な場合がある。

また、巻上機の容量が大きくなりブレーキのサイズが大きくなると、電磁コイル自体が大きくなり、巻線処理を施すことに手間及び時間を要して、製造コストが高くなる問題がある。

この発明は上記のような従来の課題を解消するためになされたものであり、固定鉄心に発生する渦電流等による損失を低減することにより、ブレーキの制動性能を安定することができる巻上機を提供する。

この発明に係る巻上機は、固定部材と、固定部材から延設された固定軸と、固定軸に回転可能に支持された回転部材と、固定部材に固定され回転部材の回転を制動する巻上機ブレーキ部を備え、巻上機ブレーキ部は、固定部材に固定された固定鉄心と、固定鉄心の外周面側に設けられた電磁コイルと、固定鉄心の電磁コイルに対向して配置され外周方向に移動可能な可動鉄心と、可動鉄心に連結されたブレーキシューと、可動鉄心を外周方向に弾性付勢してブレーキシューを回転部材の内周面に当接するための弾性体を有し、電磁コイルへの電流の遮断によりブレーキシューが回転部材の内周面に当接して制動が行われる巻上機であって、上記固定鉄心の上記可動鉄心に対向する面の軸方向長さをＬ、周方向長さをＷとすると、Ｌ＜Ｗの関係があり、かつ、上記固定鉄心の上記可動鉄心に対向する面のうち上記電磁コイルを配置する領域の面の周方向長さが軸方向長さより大きい関係を有し、上記電磁コイルは、１個の上記可動鉄心に対して、当該可動鉄心を上記固定鉄心に吸引する方向と直交する方向の上記固定鉄心の面内に複数個に分割して並設され、上記固定鉄心の上記可動鉄心に対向する面のうち上記電磁コイルを配置する領域の面の短辺側外周部にヨークが存在し、長辺側外周部にヨークが存在しないことを特徴とする。

この発明によれば、個々の電磁コイルのインダクタンスを小さくすることによって渦電流損失を低減することが可能となり、残留する磁束を抑制し、ブレーキの制動性能が安定して信頼性が高い巻上機を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による巻上機を側面から見た断面図、図２は図１の巻上機を正面から見た一部断面図である。

本実施の形態による巻上機は、図２に示すように、固定部材（ハウジング）１０と、この固定部材１０から一方向に延設された固定軸１１と、この固定軸１１に回転可能に支持された回転部材１２と、回転部材１２を固定軸１１の回りに回転駆動する巻上機駆動部２０と、固定部材１０に固定され回転部材１２の回転を制動する巻上機ブレーキ部３０を備えている。

固定部材（ハウジング）１０は、その外周部において回転部材１２側に向けて延設された固定子８を備えている。固定子８は、図１に示すように、固定子鉄心８ａと固定子巻線８ｂを備えている。

回転部材１２は、固定軸１１上に軸受９Ａ，９Ｂを介して回転可能に支持されている。また、回転部材１２は、固定部材１０側に向けて延設され上記固定子８と共に磁気回路を形成する回転子１５と、上記固定子８に対向し得る位置で回転子１５に設けられた永久磁石１６を備えている。さらに、回転部材１２には、その外周面に巻上機のロープが懸架される綱車部１８が一体的に設けられている。

上述のように、本実施の形態の巻上機は、固定部材１０に設けられた固定子８と、回転部材１２に設けられた永久磁石１６とにより、回転部材１２を固定軸１１の回りに回転駆動する巻上機駆動部２０を構成している。

一方、固定部材１０には、巻上機ブレーキ部３０が配設されている。巻上機ブレーキ部３０は、図１及び図２に示すように、固定部材１０にボルト３１等により固定された固定鉄心３２と、固定鉄心３２の外周面側に設けられた電磁コイル３３と、電磁コイル３３に対向して配置された可動鉄心３５と、この可動鉄心３５に連結部材３６により連結されたブレーキシュー３８と、上記可動鉄心３５を外周方向に弾性付勢するバネ３９を備えている。

この巻上機ブレーキ部３０のブレーキシュー３８が、回転部材１２の回転子（ブレーキドラムを兼用）１５の内周面に当接又は離間することにより、制動又は非制動の動作が行われる。すなわち、電磁コイル３３に通電したときは、可動鉄心３５がバネ３９に抗して固定鉄心３２に吸引され、ブレーキシュー３８が回転子１５の内周面から離れて、ブレーキの開放が行われて回転部材１２が回転可能となる。また、電磁コイル３３の電流を遮断することによって、可動鉄心３５と固定鉄心３２の間の吸引力がなくなり、ブレーキシュー３８はバネ３９の付勢力により回転子１５の内周面に押し付けられて、回転部材１２の回転を制動する。

また、ブレーキの動作状態をモニタリングするために、固定鉄心３２には可動鉄心３５の移動量を検出するためのスイッチ４２が取り付けられている。

図３は、上記特許文献１の巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図（ａ）と、固定鉄心及び可動鉄心を示す側面断面図（ｂ）である。なお、可動鉄心を付勢するバネは図示省略している。

従来の特許文献１の巻上機のブレーキ構造では、図３に示すように、固定鉄心３２の可動鉄心３５と対抗する面３２Ａに、１個のヨーク５０と電磁コイル３３が巻回されたボビン５１が配設されて電磁石を構成していた。ここで、上記対抗面３２Ａの軸方向長さ（厚さ）をＬ、周方向長さ（幅）をＷとすると、Ｌ＜Ｗの関係がある。特に、巻上機を軸方向にコンパクトにするためには、巻上機のブレーキ部３０も軸方向にコンパクトにする必要があり、固定鉄心３２の対抗面３２Ａの軸方向長さ（厚さ）Ｌを短くする必要がある。一方、電磁コイル３３による可動鉄心３５の吸引力を確保するためには、固定鉄心３２の対抗面３２Ａの周方向長さ（幅）Ｗを所定値以上にする必要がある。この様にして、必然的にＬがＷに比べて短くなっていった。

しかしながら、従来の特許文献１では、１個のヨーク５０と電磁コイル３３のボビン５１により電磁石を構成していたので、図３（ａ）に示すように、電磁コイル３３への通電を遮断しても、固定鉄心３２内では、例えば渦電流損失等によって磁束は直ちに消滅しない（渦電流損失はコイルのインダクタンスが大きくなると増加する）。したがって、図３（ｂ）に示すように、可動鉄心３５と固定鉄心３２との間に吸引力が作用するため、ブレーキが効かない時間が発生する。また、残留磁化などによってもブレーキの制動特性は劣化する。このような損失に起因するブレーキの制動性の低下は、非常時に直ちに乗りカゴを停止する必要が生じる場合等に問題となる。

図４はこの発明の実施の形態１による巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。図５は図４の固定鉄心に電磁コイルを巻回したボビンを装着しているところを示す側面図（ａ）、正面図（ｂ）及び側面断面図（ｃ）である。なお、可動鉄心を付勢するバネは図示省略している。

本実施の形態による巻上機のブレーキ構造では、図４及び図５に示すように、固定鉄心３２の可動鉄心３５と対抗する面３２Ａにおいて、周方向長さ（幅）Ｗ方向に分割されたヨーク５０Ａ及び５０Ｂの突起が設けられている。そして、ヨーク５０Ａ及び５０Ｂには、それぞれ電磁コイル３３を巻線処理したボビン５１Ａ及び５１Ｂが挿入されて電磁石を構成している。図５（ｃ）に示すように、ボビン５１Ａ及び５１Ｂは、例えばヨーク５０Ａ及び５０Ｂとのすき間に接着剤を充填して固定鉄心３２に固定している。

以上のように、本実施の形態では、電磁コイル３３を周方向長さ（幅）Ｗ方向に複数個に分割して個々のインダクタンスを小さくすることによって渦電流損失を低減することが可能となり、残留する磁束を抑制し、ブレーキの制動性能が安定して信頼性が高い機器を得ることができる。

また、電磁コイル３３とヨーク５０Ａ及び５０Ｂを分割してあるので、残留する磁束が小さくなって、ブレーキの制動特性を向上させることができる。

さらに、電磁コイル３３を周方向長さ（幅）に対して複数個に分割したので、図５（ｂ）に示すように、電磁コイル３３の縦横比（Ｗ１：Ｌ１）が１に近づく。そのため、ボビン５１Ａ及び５１Ｂへの巻線処理が容易となり、電磁コイル３３の占積率を向上させることができるので、安価で性能が高いブレーキを製造することができる。つまり、コイルをボビンに巻回する場合、例えば、ボビンを回転させてスピンドル巻線した時には、ボビンの長辺と短辺の比が大きいと、ボビンの長辺側と短辺側で張力差が発生し、長辺側で張力が小さくなって巻乱れが発生しやすくなり、コイルの占積率が低下して、ブレーキの性能が低下する。また、巻乱れを抑制するために、コイルの張力を大きくすると短辺側で張力が過大となってコイルに損傷を与える。

なお、上記実施の形態では、電磁コイル３３を２個に分割して配置した構成例を示してあるが、さらに分割する個数を増やしても同様の効果を奏する。

実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２による巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図（ａ）及び当該固定鉄心に電磁コイルを巻回したボビンを装着したところを示す正面図（ｂ）である。なお、可動鉄心を付勢するバネは図示省略している。

実施の形態１では、固定鉄心３２の電磁コイル３３を周方向長さ（幅）方向に複数個に分割して、電磁コイル３３の縦横比が１に近い形状になるようにした。本実施の形態では、図６に示すように、固定鉄心３２のヨークを軸方向長さ（厚さ）方向に分割（５０Ｃ、５０Ｄ）すると共に、同図（ｂ）に示すように、電磁コイル３３を巻回したボビン５０Ｃ及び５０Ｄを上記分割したヨークに配置するようにした。

巻上機では、ブレーキの動作状態をモニタリングするために、図１に示すようにスイッチ４２を取付けて可動鉄心５の移動量を検出する。この場合、図７に示すように、当該スイッチ４２は、固定鉄心３２の可動鉄心３５と対向する面３２Ａの軸方向長さ方向の一端側付近に配設される。そして、図７（ａ）に示すように、可動鉄心３５が固定鉄心対抗面３２Ａに対して平行に動作する場合は良いが、図７（ｂ）に示すように、図示下部において距離が生じた状態で移動する場合には、可動鉄心３５が移動してブレーキが動作しているにもかかわらず、スイッチ４２の箇所では、距離が小さいためにブレーキが動作していないことになって、機器の動作エラーが発生し正常な運転が困難になる。このため、通常は、常時図７（ｃ）のように図示上部に距離が生じる状態で可動鉄心３５が移動するように、図３（ａ）、図４（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、調整バネ４５を中心位置から図示下方にずらして配置してある。このような調整バネ４５により可動鉄心３５の動きを規制してモニタリングすると、部品の数が増えると共に、調整バネ４５のバネ力の管理にも時間を要することになり、組立に時間を要する問題がある。

そこで、本実施の形態では、図６に示すように、電磁コイル３３を軸方向長さ（厚さ）方向に分割して配置するとともに、上部ボビン５０Ｃと下部ボビン５０Ｄの電磁コイル３３に通電する時間に差を設けるようにした。すなわち、上部ボビン５０Ｃの電磁コイル３３の電流を遮断した後、下部ボビン１２の電磁コイル３３の電流を遮断する。このような時間差を設けることによって、可動鉄心３５の図示上部に距離を発生させた状態で移動させることができ、スイッチ４２によるブレーキ動作のモニタリングが正常に行える。その結果、部品及び組立工程の削減を行うことができ、コストを低減できる効果がある。

以上のように、本実施の形態によれば、電磁コイル３３を軸方向長さ（厚さ）Ｌ方向に複数個に分割したので、電磁コイルの個々のインダクタンスを小さくすることができ、渦電流損失を低減することが可能となり、残留する磁束を抑制することができる。そのため、ブレーキの制動性能が安定して信頼性が高い巻上機を得ることができる。

また、固定鉄心３２の可動鉄心３５と対向する面３２Ａの軸方向の長さ方向の一端側付近に可動鉄心３５の動作をモニタリングするためのスイッチ４２を配設し、軸方向の長さ方向に分割して配置されている電磁コイル３３のうち上記一端側の電磁コイル３３から順次電流を遮断することにより制動を行うようにしたので、調整バネ等を不要として部品及び組立工数を削減して、ブレーキ動作のモニタリングが正常に行える。

さらに、電磁コイル３３とヨーク５０Ｃ及び５０Ｄを分割してあるので、残留する磁束が小さくなって、ブレーキの制動特性を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、電磁コイルが２個に分割された例を示してあるが、さらに分割数が増えても同様の効果を奏する。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３による巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図（ａ）及び当該固定鉄心に電磁コイルを巻回したボビンを装着したところを示す正面図（ｂ）である。なお、可動鉄心を付勢するバネは図示省略している。

実施の形態２では、電磁コイル３３の縦横比が大きくなるために、大形のブレーキ構造では電磁コイル３３の占積率が低下する可能性があり、大形の巻上機ではコストが高くなる可能性がある。そこで、本実施の形態では、図８に示すように、電磁コイル３３を軸方向長さ（厚さ）に対して複数個に分割すると共に、周方向長さ（幅）に対して複数個に分割することによって、電磁コイル３３の縦横比を１に近づけて電磁コイルの占積率を向上するようにした。また、実施の形態２で説明したように、上部ボビン５１Ｅ及び５１Ｆと下部ボビン５１Ｇ及び５１Ｈに巻回されている電磁コイル３３の電流遮断タイミングをずらすことによって、調整バネが不要で、低コスト及び高性能のブレーキ構造を得ることができる。また、個々の電磁コイル３３のインダクタンスを小さくできるので、損失が少なく信頼性の高いブレーキを得ることができる。

なお、本実施の形態では、電磁コイルが４個に分割された例を示してあるが、さらに分割数が増えても同様の効果を奏する。

この発明の実施の形態１による巻上機を側面から見た断面図である。 この発明の実施の形態１による巻上機を正面から見た一部断面図である。 特許文献１の巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図（ａ）及び固定鉄心及び可動鉄心を示す側面断面図（ｂ）である。 この発明の実施の形態１による巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 図４の固定鉄心に電磁コイルを巻回したボビンを装着しているところを示す側面図（ａ）、正面図（ｂ）及び側面断面図（ｃ）である。 この発明の実施の形態２による巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図及び当該固定鉄心に電磁コイルを巻回したボビンを装着したところを示す正面図である。 巻上機のブレーキの動作状態をモニタリングするためのスイッチの動作を説明するための一部断面図である。 この発明の実施の形態３による巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図及び当該固定鉄心に電磁コイルを巻回したボビンを装着したところを示す正面図である。

符号の説明

１０ 固定部材、１１ 固定軸、１２ 回転部材、２０ 巻上機駆動部、
３０ 巻上機ブレーキ部、３２ 固定鉄心、３３ 電磁コイル、３５ 可動鉄心、
３８ ブレーキシュー、３９ バネ、４２ スイッチ、
５０Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ ヨーク、
５０Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ ボビン。

Claims (5)

1. 固定部材と、上記固定部材から延設された固定軸と、上記固定軸に回転可能に支持された回転部材と、上記固定部材に固定され上記回転部材の回転を制動する巻上機ブレーキ部を備え、
   上記巻上機ブレーキ部は、上記固定部材に固定された固定鉄心と、上記固定鉄心の外周面側に設けられた電磁コイルと、上記固定鉄心の上記電磁コイルに対向して配置され外周方向に移動可能な可動鉄心と、上記可動鉄心に連結されたブレーキシューと、上記可動鉄心を外周方向に弾性付勢して上記ブレーキシューを上記回転部材の内周面に当接するための弾性体を有し、
   上記電磁コイルへの電流の遮断により、上記ブレーキシューが上記回転部材の内周面に当接して制動が行われる巻上機であって、
   上記固定鉄心の上記可動鉄心に対向する面の軸方向長さをＬ、周方向長さをＷとすると、Ｌ＜Ｗの関係があり、かつ、上記固定鉄心の上記可動鉄心に対向する面のうち上記電磁コイルを配置する領域の面の周方向長さが軸方向長さより大きい関係を有し、
   上記電磁コイルは、１個の上記可動鉄心に対して、当該可動鉄心を上記固定鉄心に吸引する方向と直交する方向の上記固定鉄心の面内に複数個に分割して並設され、
   上記固定鉄心の上記可動鉄心に対向する面のうち上記電磁コイルを配置する領域の面の短辺側外周部にヨークが存在し、長辺側外周部にヨークが存在しないことを特徴とする巻上機。
2. 上記電磁コイルは、上記固定鉄心の上記可動鉄心と対抗する面の周方向の長さ方向に、複数個に分割して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の巻上機。
3. 上記電磁コイルは、上記固定鉄心の上記可動鉄心と対抗する面の軸方向の長さ方向に、複数個に分割して配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の巻上機。
4. 上記固定鉄心の上記可動鉄心と対向する面の軸方向の長さ方向の一端側付近に上記可動鉄心の動作をモニタリングするためのスイッチを配設し、上記軸方向の長さ方向に分割して配置されている上記電磁コイルのうち上記一端側の電磁コイルから順次電流を遮断することにより制動を行うことを特徴とする請求項３に記載の巻上機。
5. 上記固定鉄心の上記可動鉄心と対抗する面に複数のヨークを設け、上記ヨークに上記電磁コイルを巻線処理したボビンを装着したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の巻上機。

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