JPH1198725A

JPH1198725A - モータおよびエレベータ

Info

Publication number: JPH1198725A
Application number: JP25544097A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nihei; 秀樹二瓶; Shunichi Tanae; 俊一田苗; Hiroshi Nagase; 長瀬　　博; Mitsuhiro Nemoto; 光広根本; Noboru Arahori; 昇荒掘; Takanori Nakada; 孝則中田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】スリットとスロットの位置合わせが簡単で、
モータ特性に悪影響を及ぼすことなく、渦電流の低減効
果を十分なものにする。【解決手段】薄板３の歯先面に対向する部分に、第１
のスリット３１に直交する方向に第２のスリット３２を
形成し、第２のスリット３２を歯先面の幅（周方向長
さ）よりも長く形成することにより、歯先の幅方向から
漏れ出た磁束による渦電流をも低減することができ、そ
の分だけ鉄損を低減できる。特に、第２のスリットを珪
素鋼板の積層面１５の位置に形成することにより、スリ
ット３２による磁束密度の低下を小さくでき、任意の位
置にスリットを設ける場合に比べて、モータ出力を向上
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石を用いた
モータに係り、特に、エレベーターの昇降路内へ設置す
る巻上げ機（トラクションマシン）に組み込むのに好適
なモータ及びそのモータを用いたエレベータに関する。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石を界磁とし、鉄心にコイルを巻
回してなる電機子を有するモータにおいて、電機子のコ
イルを収納しやすくするために、磁極の歯（ティース）
の形状をコイルが装着しやすいようにした、いわゆるオ
ープンスロットのモータが知られている。このような形
状のモータによると、界磁と電機子の磁極間ギャップの
磁束がティース部分に集中するため、トルクリプルが大
きくなることから、速度変動が大きくなり、また、振動
騒音が大きくなるなどの問題がある。

【０００３】このような問題に対応するために、特開昭
５６−１２８２７に記載されたモータでは、コイルが収
納されたオープンスロットに、磁性材からなる円筒状の
薄板を歯先面に接するように装着することにより、コイ
ル組立て工程の簡略化を図り、かつ磁性材の薄板により
磁束分布を改善して、速度変動や振動騒音の低減を図っ
ている。なお、その薄板による電機子の隣り合う磁極間
の磁気的短絡を防止するため、スロットの開口部に対向
する薄板の部分に、スロットに沿って細長いスリットを
設けることが提案されている。

【０００４】また、同公報に記載されたモータによれ
ば、ティース部を通過する磁束が薄板を突き抜けること
により薄板に生ずる渦電流を抑制して、鉄損を低減する
ために、薄板に小穴を設けたり、スリットを形成するこ
とが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術によれば、薄板に発生する渦電流を低減するた
めのスリットの配置や形状については考慮されていない
ことから、組立て時にスリットとスロットの位置合わせ
が煩雑であったり、モータの特性に悪影響を及ぼす場合
があったり、渦電流の低減効果が不十分である等の、解
決すべき課題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、回転子と固
定子の少なくとも一方がコイルを巻回してなる鉄心で形
成され、この鉄心は円筒状の周面にコイルを巻回する歯
部とコイルを収納するオープンスロットとを有してな
り、その鉄心の歯先面に接して磁性材からなる円筒状の
薄板を設け、この薄板の前記スロットに対向する部分
に、該スロットの延在方向に沿って第１のスリットを形
成してなるモータにおいて、前記薄板に、第１のスリッ
トに平行な方向に第２のスリットを形成し、これら第１
と第２からなる各スリットのピッチを、第１のスリット
の整数（但し、２以上）分の１に設定することにより、
組立て時にスリットとスロットの位置合わせが容易にな
る。つまり、１つのスリットを鉄心のスロットの中心部
に位置合わせすることにより、全てのスロット位置にス
リットが位置合わせされるだけでなく、歯先面の所定位
置に配置されることになるから、組立て時の位置合わせ
を簡単にできる。

【０００７】また、上記の第２のスリットに代えて、薄
板の歯先面に対向する部分に、前記第１のスリットに直
交する方向に第２のスリットを形成し、第２のスリット
を歯先面の幅（周方向長さ）よりも長く形成することが
好ましい。これによれば、歯先の幅方向から漏れ出た磁
束による渦電流をも低減することができ、その分だけ鉄
損を低減できる。

【０００８】この場合において、複数の珪素鋼板を軸方
向に積層してなる鉄心の場合、第２のスリットを珪素鋼
板の積層面位置に形成することが好ましい。つまり、珪
素鋼板の積層面部の磁束密度は元々低いので、透磁率が
低くなるスリットを配置しても、全体としては、さほど
磁束密度が低下しない。これにより、任意の位置にスリ
ットを設ける場合に比べて、モータ出力を向上すること
ができる。

【０００９】また、上記のスリットに代えて、薄板の円
筒面のほぼ全周にわたって複数のスリットを形成し、該
スリットを珪素鋼板の積層面位置に形成してもよい。こ
れによれば、スロット部にスロットの延在方向に沿った
スリットが存在しないため、磁気短絡による漏れ磁束が
増加するが、薄板の透磁率を鉄心の透磁率よりも小さく
することにより、対応できる。

【００１０】さらに、歯部の径方向断面を長方形にする
ことにより、逆くさび型やダブテール型等の歯部に比べ
て、コイルの装着が容易になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図１〜図３に本発明の一実施の形態の
モータの構成を示す。図１は、本実施の形態のモータの
主要部を分解組立て図で示したものである。図２、図３
は、特徴部の薄板の拡大図を示す。

【００１２】図１に示すように、本実施の形態のモータ
は、固定子である電機子コア１と、コイル２と、薄板３
と、回転子である界磁４とから構成され、電機子コア１
の外周面部に軸方向に延在させて複数のティース１１が
設けられ、各ティース１１間にスロット１２が形成さ
れ、いわゆるオープンスロットの電機子コア１とされて
いる。また、各ティース１１は単純な直方体の形状に形
成されており、予め必要回数の電線を巻いて必要な形状
に成形されたコイル２は、図の矢印Ａで示すように、テ
ィース１１に嵌め込むことにより、簡単にティース１１
を取り囲むように、装着することができる。

【００１３】薄板３は、磁性材を用いて円筒状に形成さ
れ、その円筒の内径は、電機子コア１の外周に接して装
着可能に形成されている。また、薄板３には、軸方向に
延在させて複数のスリット３１が設けられており、コイ
ル装着後の電機子コア１に、図の矢印Ｂに示すように、
被せて装着される。

【００１４】界磁４は、円筒の有底容器状に形成され、
その内周面に永久磁石４１が接着して設けられている。
その永久磁石４１の内周は、薄板３を被せた電機子コア
１の外周との間に所定のギャップを持つような寸法で作
られている。また、界磁４の底面の中央部にシャフト４
２が突出して設けられ、このシャフト４２は電機子コア
１の中央部の軸穴１３に図示していないベアリングを組
み込んだ状態で挿入されるようになっている。つまり、
界磁４を薄板３を被せた電機子コア１に被冠することに
よりモータが形成される。

【００１５】ここで、本発明の特徴に係る薄板３のスリ
ットの詳細構成を図２、図３で説明する。図２は、電機
子コア１と薄板３との構成関係を示す断面図であり、図
１と同一部品には同一の符号付している。図示のよう
に、スリット３１は薄板３の周方向に沿って等間隔で形
成されている。そして、このスリット３１は、電機子コ
ア１の外周部に被冠した際に、ティース１１の中央部
と、スロット１２ほぼ中央部に位置するように固定され
る。

【００１６】図３は、図２の円弧部を直線に展開して、
薄板３側から見た平面図である。図示のように、スリッ
ト３１のピッチａは、電機子コア１のティース１１のピ
ッチ（スロット１２のピッチと同じ）τsの１／２にな
っている。したがって、ティース１１の中央部にスリッ
ト３１が位置するように薄板３を電機子コア１に固定す
ると、スロット１２の中央部にスリット３１が自動的に
位置されることになる。

【００１７】ここで、上記実施の形態のように形成され
た薄板３の作用を、図４を参照して、説明する。ティー
ス１１と永久磁石４１との磁極間の磁束は、実線矢印１
４で示すように薄板３を通って均一化され、ギャップ全
域に均等に分布されるため、モータのトルク脈動が低減
される。また、スロット１２の位置にスリット３１があ
ることから、隣合うティース１１が異極性の場合に生ず
る磁気短絡（図示破線矢印１５）が防止され、いわゆる
漏れ磁束の増加を抑えて、薄板３によるモータ効率の低
下を軽減している。

【００１８】また、ティース１１の歯先面部にスリット
３１があるので、例えば図２、図３に示すように、ティ
ース１１を通る磁束Φが薄板３を通過し、この磁束Φに
より薄板３に発生するはずの渦電流Ｉeは、スリット３
１に妨げられる。その結果、薄板３に不用な鉄損が生じ
ないため、モータ効率の低下や、モータの発熱を防止で
きる。

【００１９】また、薄板３を設けることにより、コイル
２の抜け落ち等を防止できることから、ティース１１を
直方体の形状にすることができる。そのため、従来のダ
ブテールや逆くさび状に形成したティースに比べて、コ
イル２の組み入れが容易になる。

【００２０】特に、上記実施の形態によれば、スリット
３１のピッチａを、ティース１１のピッチτsの１／２
に設定したことから、１か所のスリット３１をティース
１１の中心又はスロット１２の中心に位置合わせするこ
とにより、全体の位置合わせをすることができるので、
組立てが容易である。なお、スリット３１のピッチａ
は、図３の関係に限定されるものではなく、要は、ピッ
チτsで配置するスリットを基準に、その間に複数のス
リットを等間隔で形成するようにしても、組立ての容易
性は変わらない。そして、これによれば、一層、渦電流
の発生を抑制できる。

【００２１】また、上述した実施の形態のように、界磁
４を回転させる、いわゆる外転型モータとするのが、回
転側に給電が不用なので好都合である。しかし、用途に
よっては電機子１を回転させる内転型モータとしてもよ
い。また、電機子と界磁の関係を逆に配置し、電機子を
外側、界磁を内側としても、同様な構造をとることがで
き、同様な効果を得ることができる。

【００２２】図５に、薄板３に形成するスリットの配置
及び形状の他の実施の形態を示す。本実施の形態が図３
と異なる点は、ティースの部分のスリットの方向を軸方
向に直角にした点にある。つまり、スロット１２の部分
のスリット３１は同じであるが、ティース１１の部分の
スリット３２はティース１１の幅方向に延在させて、か
つティース幅よりも、やや長い長さにして複数設けてい
る。特に、図６に示す拡大図のように、珪素鋼板１４を
積層して形成された電機子コア１の珪素鋼板の積層面１
５の位置にスリット３２を位置させて形成している。

【００２３】この実施の形態によれば、図３と同様に、
薄板３の渦電流の発生を抑制でき、鉄損を低減できる。
特に、スリット３２の長さをティース１１の幅よりも長
くしたことから、ティース１１のコイル側の側面から漏
れ出る磁束による渦電流をも低減することができる。し
かも、スリット３２の方向は、電機子コア１の積層した
珪素鋼板と同一方向で、かつ珪素鋼板の重ね合わせ面に
位置させているので、図２、３の場合に比べて磁束が通
りやすいという効果がある。すなわち、薄板３にスリッ
トを設けると、その部分は空気の透磁率になるから、珪
素鋼板から出た磁束は、磁性体の薄板３の部分よりも通
りにくくなり、スリット部分の磁束密度が低下する。こ
れに対し、図６のスリット方向にした場合は、元々、珪
素鋼板の重ね合わせ部分は磁束が通りにくいので、その
部分にスリット３２を配置しても、磁束の通りにくさは
さほど変わらないから、スリット３２を設けたことによ
る磁束密度の低下は小さい。したがって、図２、３の場
合に比べて、実効的な磁束が増加し、モータ出力を向上
できるという効果がある。

【００２４】図７に、薄板３に形成するスリットの配置
及び形状のさらに他の実施の形態を示す。本実施の形態
が図５と異なる点は、スロット部分にスリットを設け
ず、珪素鋼板の重ね合わせ部に位置させたスリット３２
を、ほぼ全周にわたって延ばしたことにある。但し、周
方向の数個所でスリット３２を不連続に形成することに
より、薄板３の機械的な形状を保つようにしている。

【００２５】この実施の形態によれば、図５と同様の効
果を奏することができるが、ティース１１間の磁束短絡
による漏れ磁束が増大することになる。これに対応する
ため、薄板３自体の透磁率を低くして、ティース１１間
の磁気抵抗を増加させることにより、漏れ磁束を減らす
ようにすることが好ましい。透磁率を低くしても、薄板
３が薄いので主磁束はさほど低下しない。

【００２６】以上の実施の形態では、回転子の界磁用に
永久磁石を用いた、いわゆる永久磁石同期モータで説明
したが、コイルにより界磁を発生させる同期モータでも
同様に適用して、同様の効果を得ることができる。

【００２７】また、同期モータ以外でも、誘導モータ、
直流モータ、ステップモータなど、およそスロットを用
いてコイルを巻き込む構造のモータに適用して、同様の
効果を得るのは言うまでもない。

【００２８】図８に、本発明のモータを適用した巻上げ
機（トラクションマシン）を用いたエレベータの全体構
造を示す。図１で説明したモータを組み込んだトラクシ
ョンマシン５１を昇降路５２の下部に配置し、トラクシ
ョンマシン５１のシーブにロープ５３をかけ、このロー
プ５３の一端はかご５４下のプーリ５５を介して、ロー
プ止め５６で昇降路頂部に固定され、ロープ５３の他端
は同様にカウンタウェイト５７上のプーリ５８を介し
て、もう一つのロープ止め５６で昇降路頂部に固定され
る。かご５４はかごレール５９で水平方向にずれないよ
うガイドされ、カウンタウェイト５７はカウンタウェイ
トレール６０で水平方向にずれないようにガイドされ
る。

【００２９】トラクションマシン５１の永久磁石モータ
とブレーキは、それぞれ図示していない制御盤から電源
を供給されるとともに、その動作が制御される。永久磁
石モータは、シーブを回転させてロープ５３を巻き取り
又は巻き出しすることにより、かごを目的の階に昇降さ
せる。ブレーキは、かご停止時にシーブを保持し、かご
を所定の階に確実に停止させる。

【００３０】本実施の形態によれば、トラクションマシ
ン５１のモータの製作を容易にできるので、エレベータ
のコストを削減できる。また、その際、モータの鉄損を
増加させることが無いので、モータの発熱が小さい。こ
のため、冷却のための付帯構造、機器を設けなくて良い
ので、昇降路内の配置計画が容易であり、またトラクシ
ョンマシン５１が小形軽量になるので取り扱いも容易
で、据え付け作業が容易にできる。特に、本実施の形態
の永久磁石モータは、大きなトルクを得ることができ、
かつトルクリップルが少ないので、エレーベータのトラ
クションマシンに好適である。しかも、モータ効率が良
いので、エレベータシステムの入力電力も削減できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、組立て時にスリットと
スロットの位置合わせが容易になり、また、モータの特
性に悪影響を及ぼすことがなく、渦電流の低減効果を十
分に発揮させることなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用してなる一実施の形態のモータの
主要部の分解組立て斜視図である。

【図２】図１実施の形態の電機子コアと薄板の関係を示
す断面図である。

【図３】図１実施の形態の電機子コアと薄板の円弧部を
展開して示した平面図である。

【図４】図２の薄板の作用を説明するための拡大図であ
る。

【図５】本発明に係る薄板の他の実施の形態の展開図で
ある。

【図６】図５の部分拡大図である。

【図７】本発明に係る薄板の更に他の実施の形態の展開
図である。

【図８】本発明のモータを巻き上げ機に適用してなる一
実施の形態のエレベータの全体構成図である。

【符号の説明】

１電機子コア２コイル３薄板４界磁１１ティース１２スロット３１，３２スリット１４珪素鋼板１５積層面５１トラクションマシン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者根本光広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)発明者荒掘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 (72)発明者中田孝則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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子と固定子の少なくとも一方がコイ
ルを巻回してなる鉄心で形成され、該鉄心は円筒状の周
面にコイルを巻回する歯部とコイルを収納するオープン
スロットとを有してなり、前記鉄心の歯先面に接して磁
性材からなる円筒状の薄板を設け、前記薄板の前記スロ
ットに対向する部分に、該スロットの延在方向に沿って
第１のスリットを形成してなるモータにおいて、前記薄板に、前記第１のスリットに平行な方向に第２の
スリットを形成し、該第１と第２からなる各スリットの
ピッチを、前記第１のスリットの整数（但し、２以上）
分の１に設定してなることを特徴とするモータ。
【請求項２】回転子と固定子の少なくとも一方がコイ
ルを巻回してなる鉄心で形成され、該鉄心は円筒状の周
面にコイルを巻回する歯部とコイルを収納するオープン
スロットとを有してなり、前記鉄心の歯先面に接して磁
性材からなる円筒状の薄板を設け、前記薄板の前記スロ
ットに対向する部分に、該スロットの延在方向に沿って
第１のスリットを形成してなるモータにおいて、前記薄板の前記歯先面に対向する部分に、前記第１のス
リットに直交する方向に第２のスリットを形成し、該第
２のスリットは、前記歯先面の幅よりも長く形成したこ
とを特徴とするモータ。
【請求項３】請求項２において、前記鉄心は、複数の
珪素鋼板を軸方向に積層して形成され、前記第２のスリ
ットは、前記珪素鋼板の積層面位置に形成してなること
を特徴とするモータ。
【請求項４】回転子と固定子の少なくとも一方がコイ
ルを巻回してなる鉄心で形成され、該鉄心は複数の珪素
鋼板を軸方向に積層して円筒状に形成され、該円筒状の
周面にコイルを巻回する歯部とコイルを収納するオープ
ンスロットとを有してなり、前記鉄心の歯先面に接して
磁性材からなる円筒状の薄板を設けてなるモータにおい
て、前記薄板の円筒面のほぼ全周にわたって複数のスリット
を形成し、該スリットは、前記珪素鋼板の積層面位置に
形成されてなることを特徴とするモータ。
【請求項５】請求項４において、前記薄板の透磁率
は、前記鉄心の透磁率より小さいことを特徴とするモー
タ。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかにおいて、前
記歯部の径方向断面が、長方形であることを特徴とする
モータ。
【請求項７】釣り合い錘と乗りかごをロープを介して
接続し、該ロープを巻き上げ機で巻き取り又は巻き出し
することにより、前記乗りかごを昇降させるエレベータ
ーにおいて、前記巻き上げ機は、請求項１乃至６のいずれかに記載の
モータと、該モータの回転子に直結したシーブと、該シ
ーブに直結したブレーキとからなることを特徴とするエ
レベータ。