JP6097233B2 - 集中巻永久磁石モータおよびそれを用いたエレベーター用巻上機並びにエレベーター - Google Patents

Description

本発明は、集中巻永久磁石モータおよびそれを用いたエレベーター用巻上機並びにエレベーターに関するものである。

バックヨーク部と複数のティース部を有し、積層された電磁鋼板で形成されたステータコアと、ティース部の周面を覆う絶縁性のボビンと、ボビンを介しそれぞれのティース部に集中的に捲回されたコイルから成る集中巻モータのステータは、コイルに通電することにより回転磁界を発生させ、ステータと径方向に対向して設置され、永久磁石が設けられたロータとの間の磁気的な吸引力または反発力によりロータを回転させる。

ステータコアは、機械的強度やモータ性能を高めるために、通常はティースとバックヨークが設けられた一枚の電磁鋼板を積層することで形成される。しかし、材料利用率や巻線時の生産効率の観点から、バックヨークとティースを分割する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２２５０３８号公報

上記従来技術のように、バックヨークとティースでステータコアを分割する場合、ステータとロータの間に発生する磁気吸引力および反発力が時間的に変動することにより、ティースの振動に起因した騒音が発生する。

また、このような騒音を低減するために、分割されたバックヨークとティースの嵌合部を大きくすると、モータが大型化あるいは高重量化してしまう。

そこで、本発明は、モータを大型化あるいは高重量化することなく低騒音化が可能な集中巻永久磁石モータおよびそれを用いたエレベーター用巻上機並びにエレベーターを提供する。

上記課題を解決するために、本発明による集中巻永久磁石モータは、バックヨークと、バックヨークに嵌合されるティースとを有するステータコア、およびティースに巻き回される集中巻のコイルを有するステータと、ロータコアとロータコアに固定される永久磁石を有し、ステータと所定の間隙を介して対向するロータと、を備えるものであって、ティースとバックヨークは別部材であり、かつティースは略Ｙ字状であり、バックヨークは略Ｙ字状の嵌合凹部を有し、ティースとバックヨークは、ティースの略Ｙ字状の頭部がこの頭部と同形状の嵌合凹部に嵌合することで一体化されることにより、ステータコアを構成し、バックヨークにおいて、ティースの中心線上に、ステータを筐体あるいは支持体に固定するためのボルト孔を設け、ティースの頭部とボルト孔との間にはバックヨークが介在し、ティースの頭部において、中心線方向にくぼんだ凹部の縁が円弧状である。

本発明によれば、略Ｙ字状のティースをバックヨークに嵌合することにより、ステータを大型化あるいは高重量化することなく、ティースの振動を低減することができる。これにより、モータを、大型化あるいは高重量化することなく、低騒音化することができる。さらに、本発明による集中巻永久磁石モータをエレベーター用巻上機のモータ部に適用すれば、巻上機を大型化あるいは高重量化することなく、低騒音化することができる。また、このような巻上機をエレベーターに適用することにより、巻上機の設置スペースを増大することなく、エレベーターを低騒音化することができる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１である集中巻永久磁石モータ全体の外観を示す。 図１におけるステータの部分拡大図である。 図２のステータからボビンおよびコイルを取り除いた部分拡大図である。 一個のティースを示す。 バックヨークの一部を示す。 ティースの変形例を示す。 本発明の実施例２であるエレベーター用巻上機を示す。 本発明の実施例３であるエレベーターの概略構成を示す。 従来構造例を示す。

以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の実施例１である集中巻永久磁石モータ全体の外観を示す。

本実施例においては、集中巻のコイル７を備えるステータ１０の内側に、所定の間隙を介して、表面に永久磁石１２を備えるロータ２０が対向する。コイル７に交流電流が流れると回転磁界が発生し、回転磁界と磁石との磁気的相互作用（吸引，反発）によってロータ２０が回転する。従って、本実施例は、いわゆる内転型（インナーロータ型）でかつラジアルギャップ型の集中巻永久磁石モータである。

ステータ１０は、後述するようなティースとバックヨーク（それぞれ図２，３の符号２，３を参照）からなるステータコア１と、ステータコア１の内周に沿って等間隔に配置される３６個の集中巻のコイル７を備える。ステータコア１の外周側には、各コイル７の中心軸上の位置に、図示しない筐体あるいは支持体へステータ１０を締結するボルトを挿通するためのボルト用孔３ｂが設けられている。ロータ２０においては、ロータコア１１の外周表面に３２極の永久磁石が等間隔に配置され固定される。従って、本実施例は、いわゆる３２極３６スロットの集中巻モータである。なお、ステータコア１およびロータコア１１は、珪素鋼板の積層体のような磁性体からなる。また、永久磁石１２としては、フェライト系やネオジウム系などの各種の永久磁石を適用できる。

以下、図２〜５を用いて、本実施例におけるステータ１０の主にティース２について説明する。

図２は、図１におけるステータ１０のコイル７近辺の部分拡大図であり、図３は、図２のステータ１０からボビン４およびコイル７を取り除いたステータコア１の部分拡大図である。

図２，３が示すように、ティース２の周面は、樹脂などからなる絶縁性のボビン４によって被覆され、このボビン４を介してティース７の周面上にコイル７が集中巻で巻き回される。ステータコア１は略Ｙ字状のティース２と略円環状のバックヨーク３から構成されている。ティース２とバックヨーク３は、それぞれ別部材であるが、互いに圧入などにより嵌合されて一体化される。ここで、図１も参照すると判るように、ティース２は、バックヨーク３の内周側において、等間隔に配置されると共に、ロータ２０の回転中心に向かう方向へ突出している。

図４および図５は、それぞれ、一個のティース２およびバックヨーク３の一部（ティース２の取付け部）を示す。

図４に示すようにティース２は略Ｙ字状に成形されており、このＹ字状の頭部がバックヨーク３との嵌合部２ａとなる。他方、バックヨーク３には、図５に示すように、ティース２の嵌合部２ａと同形状の嵌合凹部３ａが設けられている。これら嵌合部２ａと嵌合凹部３ａとが嵌合されることにより、ティース２がバックヨーク３に固定される。

上記のように、ティース２を略Ｙ字状とし、Ｙ字状の頭部を嵌合部２ａとし、バックヨーク３の嵌合凹部３ａを同形状とすることにより、ティース２とバックヨーク３の嵌合部の対角距離３０を、水平距離４０の拡大を抑えながら、増大することができる。これにより、ティース２が、その中心軸に対して左右に振動する場合の振動の振れ幅を低減できるので、ティースの振動に伴うモータの機械的振動を抑制することができる。従って、モータを低騒音化することができる。

ここで、比較のために、従来構造例を図９に示す。図９は、従来構造例について、図３と同様に、ボビンおよびコイルを取り除いたステータコアの部分拡大図を示す。

図９の（ａ），（ｂ）に示す各従来構造においては、ティース２の嵌合部すなわち頭部が水平部を備えている。このため、対角距離３０を増加するためには水平距離４０を拡大する。しかし、これに伴い、隣り合うティース２の間隔が広がるため、ステータの大きさや重量が増大するためにモータの寸法や重量が増大したり、あるいはスロット数が制約されたりする。これに対し、本実施例では、嵌合部２ａの対角距離３０を増大する場合、Ｙ字状の頭部のＶ字状を形成する各辺に相当する部分を斜め方向に伸ばすことになるため、対角距離３０を伸ばしても、その伸びよりも水平距離４０の伸びは小さくなる。従って、本実施例においては、上述したように、水平距離３０の拡大を抑えながら対角距離３０を増加することができるので、モータの寸法や重量の増大やスロット数の制約を伴うことなく、モータを低騒音化できる。

さらに、本実施例においては、図３，５が示すように、ボルト用孔３ｂは、バックヨーク３におけるティース２の嵌合部２ａおよびバックヨーク３の嵌合凹部３ａよりも外周側において、ティース２の嵌合部２ａおよびバックヨーク３の嵌合凹部３ａの仮想中心線上に設けられる。ここで、嵌合部２ａおよび嵌合凹部３ａの各形状は、Ｙ字状の頭部形状に相当するため、頭部の水平方向に対し、中心線方向にくぼんだ凹部を有する。このため、ボルト用孔３ｂの位置を、ティース２の中心軸方向に沿って、バックヨーク３の内周側に近づけることができる。従って、バックヨーク３の外径および径方向の幅を低減することができるので、ステータの大きさや重量の増大が抑制され、モータの大型化や高重量化を防止することができる。なお、ボルト用孔３ａの位置は、バックヨーク３におけるティース仮想中心線上に設定されるので、モータを高トルク化する際にも、十分なステータの固定強度が得られる。

図６は、本実施例におけるティースの変形例を示す。

図４においては、Ｙ字状の頭部すなわち嵌合部２ａにおける凹部の縁は、円弧状であるが、図６の変形例では折れ線状である。本変形例によっても、上述した実施例と同様に、モータの寸法や重量の増大やスロット数の制約を伴うことなく、モータを低騒音化できると共に、ボルト用孔３ａの位置をバックヨーク３の内周側に近づけることができる。

図７は、本発明の実施例２であるエレベーター用巻上機を示す。

本実施例におけるモータ部は、ラジアルギャップ型ではあるが、実施例１とは異なり外転型（アウターロータ型）である。

本実施例においては、ティース２は円環状のバックヨーク３の外周側において等間隔に配置されると共に、ロータ２０の回転中心へ向かう方向とは逆方向、すなわち回転中心から外側へ向かう方向へ突出している。また、ボルト用孔３ｂは、バックヨーク３におけるティース２の嵌合部２ａおよびバックヨーク３の嵌合凹部３ａよりも内周側において、ティース２の嵌合部２ａおよびバックヨーク３の嵌合凹部３ａの仮想中心線上に設けられる。

本実施例２においても、ティース２およびバックヨーク３は、実施例１と同様のティース２の嵌合部２ａおよびバックヨーク３の嵌合凹部３ａが互いに嵌合されることにより一体化されて、ステータコア１を構成する。このようなステータ１は、ボルト用孔３ｂに挿通されるボルト１５によって、支持体５０に締付け固定される。なお、ステータ１におけるコイルなどの他の構成も、実施例１と同様である。

ロータ２０は、円筒部１１ａと、円筒部１１ａよりも直径が小さな円筒部１１ｂを有するロータコア１１と、円筒部１１ａの内壁に固定されて、ステータ１０と対向する永久磁石１２を備える。ロータ２０はステータ１０の外側に配置されているので、本実施例２のモータ部はいわゆる外転型（アウターロータ型）である。また、ロータ２０は、円筒部１１ｂにおいて、支持体５０に片持ちに支持される軸部５１に、回転軸受４０を介して回転可能に支持される。さらに、ロータ１１の円筒部１１ｂにはシーブ３０が、圧入あるいは焼嵌めにより嵌合される。

本実施例２によれば、実施例１と同様に、モータ部の寸法や重量の増大やスロット数の制約を伴うことなく、モータ部を低騒音化できるので、エレベーター用巻上機を小型化しながら低騒音化できる。

図８は、本発明の実施例３であるエレベーターの概略構成を示す。本実施例のエレベーターは、巻上機１００および図示しない制御盤が昇降路内に設置される、いわゆる機械室レスエレベータである。

本実施例においては、ロープ１１０が、乗りかご１０１の下部に設けられるかご下プーリ１０２，方向転換プーリ１０７，シーブ５３，方向転換プーリ１０６，方向転換プーリ１０５，釣り合い錘１０３に設けられる釣り合い錘用プーリ１０４に順次巻き掛けられる。そして、ロープ１１０の両端は、図示しない昇降路の頂部に固定される。このようなロープ１１０によって、乗りかご１０１と釣り合い錘１０４は昇降路内に吊り下げられる。

巻上機１００としては、上述した実施例２の巻上機が適用される。巻上機１００は、乗りかごの側面と図示しない昇降路壁との間の狭い空間内に設置される。また、本実施例においては、釣り合い錘１０３および方向転換プーリ１０５〜１０７も、巻上機１００が設置される空間と同じ空間内に配置される。

巻上機１００のモータ部に図示しない制御盤から交流電力が供給されるとモータ部が回転し、巻上機１００におけるシーブ５３が回転する。シーブ５３が回転すると、ロープ１１０とシーブ５３の溝との摩擦によってロープ１１０が駆動され、これにより、乗りかご１０１および釣り合い錘１０３は昇降路空間内を昇降する。

本実施例における巻上機１００としては、上述した実施例２のエレベーター用巻上機が適用される。これにより、巻上機１００を小型化しながら低騒音化できるので、エレベーターを省スペース化できるとともに低騒音化することができる。

なお、昇降路内における巻上機，釣り合い錘および方向転換プーリの配置は、昇降路および乗りかごの大きさや形状に応じて、種々変更することが可能である。種々変更されても、実施例２の巻上機を適用することができる。

なお、本発明は前述した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した各実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、さらに、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらにまた、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。

例えば、実施例１のステータの構成は、３２極３６スロットの集中巻永久磁石モータに限らず、他の極数とスロット数の組み合わせを有する集中巻永久磁石モータにも適用できる。また、実施例１，２におけるステータの構成は、これら実施例のようにロータコア表面に永久磁石が固定されるいわゆる表面磁石型に限らず、ロータコアに永久磁石が埋め込まれる埋め込み磁石型のモータにも適用できる。

また、巻上機のモータ部は、外転型に限らず、内転型でもよい。さらに、エレベーターは、機械室レスエレベータに限らず、巻上機が機械室に設置されるものでも良い。この場合、機械室の面積を低減することができる。

１…ステータコア、２…ティース、２ａ…嵌合部、
３…バックヨーク、３ａ…嵌合部、３ｂ…ボルト用孔、４…ボビン、７…コイル、
１０…ステータ、１１…ロータコア、１１ａ，１１ｂ…円筒部、１２…永久磁石、
１５…ボルト、２０…ロータ、３０…対角距離、４０…水平距離、
５０…支持体、５１…軸部、５２…回転軸受、５３…シーブ
１００…巻上機、１０１…乗りかご、１０２…かご下プーリ、１０３…釣り合い錘、
１０４…釣り合い錘用プーリ、１０５，１０６，１０７…方向転換プーリ、
１１０…ロープ

Claims (6)

1. バックヨークと前記バックヨークに嵌合されるティースとを有するステータコア、および前記ティースに巻き回される集中巻のコイルを有するステータと、
   ロータコアと前記ロータコアに固定される永久磁石を有し、前記ステータと所定の間隙を介して対向するロータと、
   を備える集中巻永久磁石モータにおいて、
   前記ティースと前記バックヨークは別部材であり、かつ前記ティースは略Ｙ字状であり、前記バックヨークは略Ｙ字状の嵌合凹部を有し、
   前記ティースと前記バックヨークは、前記ティースの前記略Ｙ字状の頭部が、前記頭部と同形状の前記嵌合凹部に嵌合することで一体化されることにより前記ステータコアを構成し、
   前記バックヨークにおいて、前記ティースの中心線上に、前記ステータを筐体あるいは支持体に固定するためのボルト孔を設け、
   前記ティースの前記頭部と前記ボルト孔との間には前記バックヨークが介在し、
   前記ティースの前記頭部において、前記中心線方向にくぼんだ凹部の縁が円弧状であることを特徴とする集中巻永久磁石モータ。
2. 請求項１において、
   前記ロータは前記ステータの内側に配置されることを特徴とする集中巻永久磁石モータ。
3. 請求項１または請求項２において、前記ロータは前記ステータの外側に配置されることを特徴とする集中巻永久磁石モータ。
4. モータ部と、前記モータ部によって回転するシーブと、を備えるエレベーター用巻上機において、
   前記モータ部が、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の集中巻永久磁石モータであることを特徴とするエレベーター用巻上機。
5. シーブを備える巻上機と、前記シーブに巻き掛けられるロープと、前記ロープによって吊られる乗りかごおよび釣り合い錘を備え、前記シーブによって前記ロープが駆動されることにより前記乗りかごおよび前記釣り合い錘が昇降するエレベーターにおいて、
   前記巻上機が、請求項４に記載のエレベーター用巻上機であることを特徴とするエレベーター。
6. 請求項５において、
   前記巻上機が昇降路内に設置されることを特徴とするエレベーター。

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