JPWO2014049835A1 - エレベータ用巻上機 - Google Patents

Abstract

エレベータ用巻上機において、モータは、軸線方向一端部が支持台に支持された筒状のステータと、ステータと同軸に配置され、ステータに対して回転されるロータとを有している。駆動シーブは、ロータの回転によって回転される。ステータの軸線方向他端部には、ステータの径方向の寸法が変化するステータの弾性変形を抑制する抑制体が設けられている。

Description

この発明は、かごを移動させる駆動力を発生するエレベータ用巻上機に関するものである。

従来、モータからの騒音を低減するために、ステータとハウジングとの間に制振部材を介在させてモータの振動を低減させるようにした構造が知られている（特許文献１参照）。

特開２００６−１６６５５４号公報

しかし、モータを含むエレベータ用巻上機では、高速化及び大容量化に伴ってモータが大型化するので、ステータとハウジングとの間に介在させた制振部材がステータの重量によって変形してしまい、ロータとステータとを同軸に組み立てることが難しくなってしまう。また、従来のモータでは、モータの電磁加振力によって生じるステータ自体の弾性変形を抑制することができず、モータの振動による騒音をさらに低減することができない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、騒音をより確実に低減することができるエレベータ用巻上機を得ることを目的とする。

この発明によるエレベータ用巻上機は、駆動シーブ、軸線方向一端部が支持台に支持された筒状のステータと、ステータと同軸に配置され、ステータに対して回転されるロータとを有し、ロータの回転によって駆動シーブを回転させるモータ、及びステータの軸線方向他端部に設けられ、ステータの径方向の寸法が変化するステータの弾性変形を抑制する抑制体を備えている。

この発明によるエレベータ用巻上機によれば、ステータ自体の弾性変形が生じやすいステータの軸線方向他端部でステータ自体の弾性変形を抑制体によって抑制することができ、ステータ自体の弾性変形による振動を効果的に抑制することができる。従って、巻上機の騒音をより確実に低減することができる。

この発明の実施の形態１によるエレベータを示す構成図である。 図１の巻上機を示す縦断面図である。 図２のIII-III線に沿った断面図である。 図２の抑制体の要部を示す拡大図である。 楕円モードで振動する図３のステータの弾性変形の状態を示す模式図である。 楕円モードで振動する図３のステータの弾性変形の状態を示す模式図である。 三角形モードで振動する図３のステータの弾性変形の状態を示す模式図である。 三角形モードで振動する図３のステータの弾性変形の状態を示す模式図である。 この発明の実施の形態２によるエレベータ用巻上機を示す縦断面図である。 図９のX-X線に沿った断面図である。 この発明の実施の形態３によるエレベータ用巻上機を示す縦断面図である。 図１１のXII-XII線に沿った断面図である。

以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるエレベータを示す構成図である。図において、昇降路１内には、かご２及び釣合おもり３が昇降可能に設けられている。昇降路１の上部には、機械室４が設けられている。機械室４には、かご２及び釣合おもり３を昇降路１内で昇降させる駆動力を発生する巻上機（エレベータ用巻上機）５と、そらせ車６とが設けられている。

巻上機５は、巻上機本体７と、巻上機本体７の駆動力により回転される駆動シーブ８とを有している。そらせ車６は、駆動シーブ８から離して配置されている。かご２及び釣合おもり３は、駆動シーブ８及びそらせ車６に巻き掛けられた複数の懸吊体９により昇降路１内に吊り下げられている。懸吊体９としては、例えばロープやベルト等が用いられている。かご２及び釣合おもり３は、駆動シーブ８の回転により昇降路１内を昇降される。

図２は、図１の巻上機５を示す縦断面図である。また、図３は、図２のIII-III線に沿った断面図である。さらに、図４は、図２の抑制体２３の要部を示す拡大図である。図において、巻上機５は、機械室４内に固定された支持台１１に、巻上機５の軸線を水平にして支持されている。支持台１１は、水平に配置されたベース部１２と、巻上機５の軸線方向（即ち、水平方向）へ互いに離して配置され、ベース部１２上にそれぞれ固定された第１の支持部１３及び第２の支持部１４とを有している。

巻上機本体７は、巻上機５の軸線と同軸に配置された回転軸２１と、回転軸２１を回転させる駆動力を発生するモータ２２と、モータ２２に設けられ、モータ２２の騒音を抑制するための抑制体２３と、モータ２２及び抑制体２３をまとめて覆うカバー２４とを有している。

回転軸２１は、第１の支持部１３及び第２の支持部１４のそれぞれに軸受（図示せず）を介して回転自在に支持されている。また、回転軸２１は、第１の支持部１３及び第２の支持部１４を貫通している。駆動シーブ８は、第１の支持部１３と第２の支持部１４との間の空間に配置された状態で回転軸２１に固定されている。これにより、駆動シーブ８は、回転軸２１と一体に回転される。

モータ２２は、巻上機５の軸線方向について、第２の支持部１４からみて駆動シーブ８側と反対側に設けられている。また、モータ２２は、回転軸２１を囲む円筒状のステータ２５と、ステータ２５内に所定の隙間を介して配置され、回転軸２１に固定されたロータ２６とを有している。

ステータ２５は、ステータ２５の軸線方向一端部が第２の支持部１４に支持された状態で、回転軸２１と同軸に配置されている。また、ステータ２５は、ロータ２６を囲む円筒状のステータコア２７と、ステータコア２７に設けられたステータコイル２８とを有している。ステータコア２７は、複数枚の鋼板を積層して構成された積層体である。ステータコイル２８は、回転軸２１の軸線方向へ一部をステータコア２７から突出させた状態でステータコア２７に設けられている。

第２の支持部１４のモータ２２側の側面には、円筒状の第１の固定リング（ステータ固定部材）２９が複数のボルト４０により固定されている。ステータ２５は、ステータコア２７の軸線方向一端部が第１の固定リング２９内に嵌った状態で第２の支持部１４に支持されている。ステータコア２７の軸線方向一端部は、第１の固定リング２９に例えば溶接等により固定されている。

ステータコア２７の軸線方向他端部には、円筒状の第２の固定リング（ステータ固定部材）３０が取り付けられている。第２の固定リング３０は、ステータコア２７の軸線方向他端部が第２の固定リング３０内に嵌められた状態でステータコア２７に取り付けられている。また、第２の固定リング３０は、ステータコア２７の軸線方向他端部に例えば溶接等により固定されている。

ロータ２６は、ステータ２５と同軸に配置されている。また、ロータ２６は、回転軸２１に固定されたロータコア３１と、ロータコア３１に設けられ、ロータコア３１の周方向へ並べられた複数の永久磁石３２とを有している。ロータコア３１は、複数枚の鋼板を積層して構成された積層体である。

ステータ２５は、ステータコイル２８への通電により回転磁界を発生する。ロータ２６及び回転軸２１は、ステータ２５が発生する回転磁界に応じてステータ２５に対して回転する。駆動シーブ８は、ロータ２６の回転によって回転される。

ロータ２６が回転するときには、ステータコア２７と永久磁石３２との間に発生する電磁力によって、モータ２２の径方向への加振力をステータ２５が受ける。これにより、ステータコイル２８への通電によってロータ２６が回転するときには、ステータ２５が加振力を受けることによって、ステータ２５の径方向の寸法が変化する弾性変形がステータ２５に生じやすくなり、ステータ２５の弾性変形による振動がステータ２５に発生しやすくなる。

抑制体２３は、ステータコア２７の軸線方向他端部に設けられている。抑制体２３は、ステータ２５の径方向の寸法が変化するステータ２５の弾性変形を抑制する。また、抑制体２３は、第２の固定リング３０にそれぞれ固定された複数（この例では、８個）の取付ブロック（取付部）３３と、各取付ブロック３３よりも径方向内側に配置された接続プレート（接続部材）３４と、各取付ブロック３３のそれぞれと共通の接続プレート３４とを個別に連結する複数（この例では、８個）の連結部材３５とを有している。

各取付ブロック３３は、第２の固定リング３０を介してステータコア２７に固定されている。また、各取付ブロック３３は、回転軸２１の軸線方向について第２の支持部１４から離れる方向へ第２の固定リング３０から突出している。各取付ブロック３３は、図３に示すように、回転軸２１の軸線方向に沿ってステータ２５を見たときにステータ２５の周方向に沿った線上に互いに離して配置されている。この例では、複数の取付ブロック３３がステータ２５の周方向について等間隔に配置されている。

接続プレート３４は、回転軸２１の軸線方向に沿ってステータ２５を見たときに、第２の固定リング３０の内側に配置されている。また、接続プレート３４は、回転軸２１の軸線に対して垂直に配置されている。この例では、接続プレート３４が、ロータ２６の外径よりも小さい外径を持つ円板とされている。

各連結部材３５は、ステータ２５の周方向について互いに離して配置されている。この例では、各連結部材３５がステータ２５の周方向について等間隔に配置されている。また、各連結部材３５は、回転軸２１の軸線方向に沿ってステータ２５を見たときに、接続プレート３４を中心として放射状に配置されている。さらに、各連結部材３５は、図４に示すように、取付ブロック３３に取り付けられた長板状の第１のアーム３６と、接続プレート３４に取り付けられた長板状の第２のアーム３７と、粘性及び弾性を持ち、第１のアーム３６と第２のアーム３７との間に挟まれた粘弾性体３８とを有している。

第１のアーム３６は第１の対向部３６ａを有し、第２のアーム３７は第２の対向部３７ａを有している。第１のアーム３６及び第２のアーム３７は、第１の対向部３６ａ及び第２の対向部３７ａを回転軸２１の軸線方向について対向させた状態で配置されている。粘弾性体３８は、回転軸２１の軸線方向について、第１の対向部３６ａと第２の対向部３７ａとの間に挟まれている。第１のアーム３６及び第２のアーム３７は、粘弾性体３８を介して互いに接続されている。この例では、粘弾性体３８は、第１の対向部３６ａ及び第２の対向部３７ａのそれぞれに接着剤で固定されている。粘弾性体３８を構成する材料としては、例えばゴムや樹脂等が挙げられる。ステータ２５の径方向の寸法が変化するステータ２５の弾性変形は、主に粘弾性体３８の粘弾性変形によって抑制される。

カバー２４は、モータ２２及び抑制体２３をまとめて覆っている。また、カバー２４は、第２の支持部１４にボルト等で取り付けられている。

次に、動作について説明する。ステータコイル２８への通電によりステータ２５が回転磁界を発生すると、ロータ２６がステータ２５に対して回転する。これにより、駆動シーブ８が回転し、かご２及び釣合おもり３が昇降路１内を昇降される。

ロータ２６がステータ２５に対して回転されるときには、ステータ２５とロータ２６との間に発生する電磁力により、モータ２２の径方向への加振力をステータ２５が受ける。このとき、ロータ２６の回転速度が高くなるに従って、ステータ２５とロータ２６との間の電磁力による加振周波数も高くなる。

加振周波数が高くなって巻上機５や支持台１１のそれぞれの構成要素（例えばステータ２５や第２の支持部１４等）の共振周波数に加振周波数が近くなると、ステータ２５や第２の支持部１４が弾性変形しやすくなる。特に、低次の振動モード（例えば、楕円モード（二次の振動モード）や三角形モード（三次の振動モード）等）でステータ２５が弾性変形しながら振動すると、ステータ２５の変形量が大きくなって、ステータ２５の弾性変形による振動の騒音が大きくなりやすくなる。また、ステータ２５の弾性変形による振動は、第２の支持部１４に近いステータ２５の軸線方向一端部よりも、第２の支持部１４から離れたステータ２５の軸線方向他端部のほうが大きくなりやすい。

図５及び図６は楕円モードで振動する図３のステータ２５の弾性変形の状態を示す模式図、図７及び図８は三角形モードで振動する図３のステータ２５の弾性変形の状態を示す模式図である。図５〜図８に示すように、モータ２２の径方向への加振力を受けながらステータ２５が振動している状態では、ステータ２５の径方向の寸法が変化する弾性変形（図５〜図８の実線で示す形状）がステータ２５に生じる。また、振動の腹の位置（即ち、ステータ２５の振動によってステータ２５の径方向外側へ最も大きく弾性変形しているステータ２５の部分の位置）は、各次の振動モードごとに決まっている。

ステータ２５が振動して、ステータ２５の径方向の寸法が変化する弾性変形がステータ２５に生じると、抑制体２３では、第１のアーム３６と第２のアーム３７とがステータ２５の径方向について互いにずれながら、粘弾性体３８の粘弾性変形が生じる。これにより、ステータ２５が受ける加振力が粘弾性体３８の粘弾性変形によって吸収され、ステータ２５の弾性変形による振動は減衰されて抑制される。

このような巻上機５では、ステータ２５の軸線方向一端部が第２の支持部１４に支持され、ステータ２５の径方向の寸法が変化するステータ２５の弾性変形を抑制する抑制体２３がステータ２５の軸線方向他端部に設けられているので、ステータ２５自体の弾性変形が生じやすいステータ２５の軸線方向他端部でステータ２５自体の弾性変形を抑制体２３によって抑制することができ、ステータ２５自体の弾性変形による振動を効果的に抑制することができる。従って、モータ２２の振動による騒音をより確実に低減することができる。

また、抑制体２３は、軸線方向に沿ってステータ２５を見たときにステータ２５の周方向に沿った線上に配置された複数の取付ブロック３３と、各取付ブロック３３よりも径方向内側に配置された接続プレート３４と、各取付ブロック３３のそれぞれと接続プレート３４とを連結する複数の連結部材３５とを有しているので、各取付ブロック３３間を連結部材３５及び接続プレート３４で連結することができ、各取付ブロック３３間でステータ２５の弾性変形を部分的に相殺させることができる。これにより、ステータ２５の径方向の寸法が変化するステータ２５の弾性変形による振動をさらに効果的に抑制することができる。

また、各連結部材３５は、粘性及び弾性を持つ粘弾性体３８を有しているので、ステータ２５の弾性変形による振動を粘弾性体３８の粘弾性変形によって吸収させることができ、ステータ２５の弾性変形による振動を簡単な構成でかつ効率良く抑制することができる。

なお、上記の例では、連結部材３５の構成が、第１のアーム３６と第２のアーム３７との間に粘弾性体３８を挟んだ構成とされているが、振動を吸収しやすい制振合金によって連結部材３５を構成してもよい。このようにすれば、同一の材料で連結部材３５を製造することができ、連結部材３５の構成をさらに簡単にすることができる。

また、上記の例では、複数の取付ブロック３３がステータ２５の周方向について等間隔に配置されているが、複数の取付ブロック３３間の間隔は等間隔でなくてもよい。例えば、楕円モード及び三角形モードの振動の腹の位置に合わせて取付ブロック３３を配置してもよいし、楕円モード（二次の振動モード）や三角形モード（三次の振動モード）に加えて、四次以上の振動モードでの振動の腹の位置に合わせて取付ブロック３３を配置してもよい。即ち、振動モードでの振動の腹の位置に基づいて連結部材３５をステータ２５に取り付ける位置を設定してもよい。この場合、取付ブロック３３の数に応じて連結部材３５の数も変化する。

実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２によるエレベータ用巻上機５を示す縦断面図である。また、図１０は、図９のX-X線に沿った断面図である。図において、ステータコア２７の軸線方向他端部に設けられた抑制体２３は、第２の固定リング３０に固定された円筒状の取付リング（取付部）４１と、取付リング４１よりも径方向内側に配置された接続プレート（接続部材）４２と、取付リング４１と接続プレート４２とを連結する複数（この例では、８個）の連結部材４３とを有している。接続プレート４２の構成は、実施の形態１での接続プレート３４の構成と同様である。

取付リング４１は、第２の固定リング３０を介してステータコア２７に固定されている。また、取付リング４１は、図６に示すように、回転軸２１の軸線方向について第２の支持部１４から離れる方向へ第２の固定リング３０から突出している。取付リング４１は、図７に示すように、回転軸２１の軸線方向に沿ってステータ２５を見たときにステータ２５の周方向に沿った線上に配置されている。

各連結部材４３は、ステータ２５の周方向について互いに離して配置されている。この例では、回転軸２１の軸線方向に沿ってステータ２５を見たときに、各連結部材４３がステータ２５の周方向について等間隔に配置されているとともに、接続プレート３４を中心として放射状に配置されている。また、各連結部材４３は、一端部が取付リング４１に接続され、他端部が接続プレート４２に接続された金属製のばね（弾性体）とされている。この例では、各連結部材４３がコイルばねとされている。各連結部材４３のそれぞれの一端部が取付リング４１に接続される位置は、ステータ２５の周方向について等間隔に設定された位置となっている。各連結部材４３は、ステータ２５が弾性変形していない通常の状態で、伸び縮みしていない自然長の状態で取付リング４１及び接続プレート４２間に接続されている。

ステータ２５の径方向の寸法が変化する弾性変形がステータ２５に生じると、ばねである連結部材４３がステータ２５の弾性変形に逆らう弾性復元力を発生する。これにより、ステータ２５の弾性変形による振動が抑制される。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このように、各連結部材４３をばねとしても、ステータ２５の径方向の寸法が変化するステータ２５の弾性変形を連結部材４３の弾性復元力により抑制することができる。これにより、モータ２２の振動による騒音をより確実に低減することができる。

なお、上記の例では、取付リング４１に対する各連結部材４３のそれぞれの接続位置が、ステータ２５の周方向について等間隔に設定された位置となっているが、取付リング４１に対する各連結部材４３のそれぞれの接続位置を、各次（例えば、二次及び三次等）の振動モードでの振動の腹の位置に基づいて設定するようにしてもよい。

実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３によるエレベータ用巻上機５を示す縦断面図である。また、図１２は、図１１のXII-XII線に沿った断面図である。図において、ステータコア２７の軸線方向他端部に設けられた抑制体２３は、第２の固定リング３０に固定された円筒状の取付リング（取付部）５１と、取付リング５１よりも径方向内側に配置された接続プレート（接続部材）５２と、取付リング５１と接続プレート５２とを連結する複数（この例では、８個）の連結部材５３とを有している。取付リング５１及び接続プレート５２のそれぞれの構成は、実施の形態２での取付リング４１及び接続プレート４２のそれぞれの構成と同様である。

各連結部材５３は、ステータ２５の周方向について互いに離して配置されている。この例では、回転軸２１の軸線方向に沿ってステータ２５を見たときに、各連結部材４３がステータ２５の周方向について等間隔に配置されているとともに、接続プレート３４を中心として放射状に配置されている。また、各連結部材５３は、一端部が取付リング５１に接続され、他端部が接続プレート５２に接続されたオイルダンパとされている。

各連結部材５３は、オイルを収容するシリンダ５４と、シリンダ５４内のオイルの圧力による抵抗力を受けながら、シリンダ５４に対して変位可能な第１のプランジャ５５及び第２のプランジャ５６とを有している。第１のプランジャ５５及び第２のプランジャ５６は、シリンダ５４から互いに反対方向へ突出している。また、第１のプランジャ５５は取付リング５１に接続され、第２のプランジャ５６は接続プレート５２に接続されている。取付リング４１に対する各連結部材４３のそれぞれの接続位置は、ステータ２５の周方向について等間隔に設定された位置となっている。

ステータ２５の径方向の寸法が変化する弾性変形がステータ２５に生じると、オイルダンパである連結部材５３が、ステータ２５の弾性変形に逆らうシリンダ５４内のオイルの圧力による抵抗力を発生する。これにより、ステータ２５の弾性変形による振動が抑制される。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このように、各連結部材５３をオイルダンパとしても、ステータ２５の径方向の寸法が変化するステータ２５の弾性変形を連結部材５３の抵抗力により抑制することができる。これにより、モータ２２の振動による騒音をより確実に低減することができる。

なお、上記の例では、取付リング５１に対する各連結部材５３のそれぞれの接続位置が、ステータ２５の周方向について等間隔に設定された位置となっているが、取付リング５１に対する各連結部材５３のそれぞれの接続位置を、各次（例えば、二次及び三次等）の振動モードでの振動の腹の位置に基づいて設定するようにしてもよい。

また、実施の形態１では、複数の取付ブロック３３が第２の固定リング３０に固定されているが、複数の取付ブロック３３に代えて、実施の形態２又は３での取付リング４１，５１を第２の固定リング３０に固定してもよい。

また、実施の形態２及び３では、取付リング４１，５１が第２の固定リング３０に固定されているが、取付リング４１，５１に代えて、実施の形態１での複数の取付ブロック３３を第２の固定リング３０に固定してもよい。

また、各上記実施の形態では、連結部材３５，４３，５３の数が８個とされているが、これに限定されず、連結部材３５，４３，５３の数が複数であればよい。

また、実施の形態１での連結部材３５、実施の形態２での連結部材４３、実施の形態３での連結部材５３のうち、２以上の実施の形態での連結部材を組み合わせて抑制体２３を構成してもよい。例えば、抑制体２３が連結部材３５，４３，５３のすべてを有していてもよい。

Claims (5)

1. 駆動シーブ、
   軸線方向一端部が支持台に支持された筒状のステータと、上記ステータと同軸に配置され、上記ステータに対して回転されるロータとを有し、上記ロータの回転によって上記駆動シーブを回転させるモータ、及び
   上記ステータの軸線方向他端部に設けられ、上記ステータの径方向の寸法が変化する上記ステータの弾性変形を抑制する抑制体
   を備えているエレベータ用巻上機。
2. 上記抑制体は、軸線方向に沿って上記ステータを見たときに上記ステータの周方向に沿った線上に配置され上記ステータに設けられた取付部と、上記取付部よりも径方向内側に配置された接続部材と、上記ステータの周方向について互いに離して配置され、上記取付部と上記接続部材とを連結する複数の連結部材とを有している請求項１に記載のエレベータ用巻上機。
3. 上記複数の連結部材の少なくともいずれかは、粘性及び弾性を持つ粘弾性体を有している請求項２に記載のエレベータ用巻上機。
4. 上記複数の連結部材の少なくともいずれかは、ばねとされている請求項２に記載のエレベータ用巻上機。
5. 上記複数の連結部材の少なくともいずれかは、オイルダンパとされている請求項２に記載のエレベータ用巻上機。

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