WO2015125342A1

WO2015125342A1 - エレベータ用巻上機

Info

Publication number: WO2015125342A1
Application number: PCT/JP2014/077406
Authority: WO
Inventors: 松本　達也; 安部　貴; 秀佳松岡
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2015-08-27
Also published as: CN105899453A; JPWO2015125342A1; CN105899453B; JP6169247B2

Abstract

　電磁ブレーキ装置を小型、軽量化して巻上機の重量を軽量化すると共に、巻上機全体を小型化することができる新規なエレベータ装置用巻上機を提供するものである。　電磁ブレーキ装置を構成する鉄心を、互いに向き合う一対の外周面が平面状に形成された平面部と、この平面部と隣り合う互いに向き合う一対の外周面が円弧状に形成された円弧部とより形成し、この鉄心に電磁コイルを収納して電磁石を構成すると共に、鉄心の一対の平面部がブレーキディスクの径方向に位置するように巻上機に固定した。　これによれば、電磁ブレーキ装置の鉄心に平面部を形成することで鉄心の重量を低減でき、しかもこの平面部がディスクブレーキの径方向に位置するように配置することで巻上機全体として小型化できるようになるものである。

Description

エレベータ用巻上機

　本発明はエレベータ装置に使用するエレベータ装置用巻上機に係り、特に制動機構を備えたエレベータ装置用巻上機に関するものである。

　最近のエレベータ装置においては、建築物の高さを抑制する目的でエレベータ装置用巻上機(以下、巻上機と称する)等の機械類を収納する機械室を昇降路の上部に設けないで、機械類を昇降路に設けるいわゆる機械室レスエレベータ装置が普及している。

　この機械室レスエレベータ装置の場合、従来では機械室に設置していた巻上機を含めて全機器を昇降路内に設置することになる。巻上機を昇降路内に設置する構成は種々あるが、昇降路内に巻上機を設置するためには、小型で軽量の巻上機が必要である。

　この巻上機は、例えば特開２００４-２９９８２４号公報（特許文献１）にあるように、筺体に固定した主軸に綱車を回転可能に支持し、また筺体に固定子部を取り付けると共に、綱車には固定子部に対向配置した回転子部を設けてアウタロータ型の電動機を構成し、更に、巻上機に設けた電動機による制御運転の後に乗りかごを停止する時に、回転子部と一体的に回転するブレーキディスクの外周部にブレーキシューを押圧して制動する電磁式の制動機構(以下、電磁ブレーキ装置と称する)を付加したものが知られている。

　尚、機械室に巻上機を設置する場合でも巻上機を小型で軽量にすることが要請されているので、本発明が対象とする巻上機は機械室レス方式のエレベータ装置、或いは機械室方式のエレベータ装置にも使用できるものである。

特開２００４-２９９８２４号公報

　そして、一般に使用されている巻上機の電動機においては、アウタロータ型の電動機であるため回転子部を制動する場合は大きな制動力が必要である。このため、ブレーキディスクに与える制動力を所定量確保するためにブレーキディスクに対して独立した２台の電磁ブレーキ装置を設けている。しかしながら、この２台の電磁ブレーキ装置を巻上機の外周に配置すると巻上機が必然的に大きくなる、或いは重量が重くなるといった課題が生じる。

　すなわち、巻上機の電動機はアウタロータ型であるため、ブレーキディスクが回転子部より外周側に位置することになって大径化し、この大径化したブレーキディスクの径方向外側の２ヶ所に電磁ブレーキ装置を設けることになる。したがって、巻上機全体が大型化すると共に重量も増加するようになる。

　また、電磁ブレーキ装置にはブレーキシューを電磁的に吸引するための磁極を形成する必要があり、磁極を形成するのに積層した鉄心等が使用されている。したがって、この鉄心によって巻上機の重量が大きくなり、エレベータ装置の施工時において巻上機の運搬性や揚重方式の制約が大きいという課題があり、できるだけ軽量化することが求められている。

　更に加えて、この種の巻上機の電磁ブレーキ装置はブレーキシューの交換時や定期点検時に保守要員によって巻上機から取り外される場合があるので、保守要員の作業性を向上するため、できるだけ軽量化することが求められている。

　本発明の目的は、電磁ブレーキ装置を小型、軽量化することで、巻上機の重量を軽量化すると共に、巻上機全体を小型化することができる新規なエレベータ装置用巻上機を提供することにある。

　本発明の特徴は、電磁ブレーキ装置を構成する鉄心を、互いに向き合う一対の外周面が平面状に形成された平面部と、この平面部と隣り合う互いに向き合う一対の外周面が円弧状に形成された円弧部とより形成し、この鉄心に電磁コイルを収納して電磁石を構成すると共に、鉄心の一対の平面部がブレーキディスクの径方向に位置するように巻上機に固定した、ところにある。

　本発明によれば、電磁ブレーキ装置の鉄心に平面部を形成することで鉄心の重量を低減でき、しかもこの平面部がディスクブレーキの径方向に位置するように配置することで巻上機全体として小型化できるようになるものである。

本発明の一実施例になるエレベータ装置用巻上機の正面図である。図１に示すエレベータ装置用巻上機の側面図である。図１に示すエレベータ装置用巻上機を縦方向に断面した断面図である。図１に示す電磁ブレーキ装置を構成する鉄心の構成を示す構成図である。

　本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

　図１及び図２は巻上機１０を外部から見た全体構成を示しており、巻上機１０は昇降路のピット内床面や側壁等に固定、設置され、エレベータ装置の乗りかごに連係された巻上げロープを巻上機構部１１と制動機構部１２によって適宜操作するものである。巻上機１０は主に巻上機構部１１、制動機構部１２、電動機部１３等より構成されている。

　巻上機構部１１は電動機部１３によって回転される綱車１４を備えており、この綱車１４に巻上げロープが巻き掛けられるものである。また、制動機構部１２は電動機部１３の回転子部に一体に設けられたブレーキディスクに制動力を与えて綱車１４の回転を停止するものである。そして、本実施例においては図１にあるよう制動機構部１２の鉄心の形状に大きな特徴があるものである。この特徴については図４に基づき詳細に説明するので、ここでは説明を省略する。

　電動機部１３はアウタロータ型の電動機より構成され、このアウタロータからなる回転子部に綱車１４が一体的に固定されている。更に、回転子部の外周側面をブレーキディスクとして使用している。このブレーキディスクは回転子部の外周に一体的に設けられ、電動機部１３の上部側に対称に配置した同一構成の一対の電磁ブレーキ装置１５によって制動される構成となっている。電磁ブレーキ装置１５は、図１、図２にあるように巻上機１０を構成する筺体本体に固定されており、更に綱車１４の外周近辺に形成されている空間に配置されて全体形状の小型化をはかるようにしている。

　次に、巻上機１０の具体的な構成を図３に基づき説明する。電動機部１３を構成する筐体組立体１６の筐体本体１７はその中心部に形成したボス部１８を有し、このボス部１８内に固定主軸１９の一端が挿入されて固定されている。また、この固定主軸１９の自由端側に巻上機構部１１を構成する回転子部２０が回転可能に支持されることによって片持ち支持構造の電動機を構成している。

　また、筐体本体１７のボス部１８の外周側に位置する円環状の収納凹部２１には電動機部１３を構成する固定子部２２（固定子巻線部を含む）の電機部品が収納されている。

　更に、固定主軸１９の自由端側には軸受２３を介して回転子部２０が回転可能に支持され、この回転子部２０は綱車１４や電動機部１３を構成する回転子２４等の電機部分と一体的に構成されている。ここで、筐体本体１７は鋳鉄などを鋳込んでおおよその形状に成形した後、寸法精度が必要な部分を機械加工して製作している。

　上述したように、筐体本体１７の中心部には一体的に中空状のボス部１８を形成し、その外周部には固定子部２２（固定子巻線部を含む）等を内部に収納させることができる、有底の略円筒形状に成された円環状の収納凹部２１を形成するように鋳込み製造されている。

　そして、この収納凹部２１を利用して固定子部２２に所定のギャップを介して回転子２４を対向配置しており、この回転子２４の内周面には複数の永久磁石２５が固定されている。したがって、これによってアウタロータ型の電動機の回転子が構成されている。

　ここで、回転子２４の外周にはブレーキディスク２６が一体的に形成されており、このブレーキディクス２６は回転子２４の外周部側に半径方向に突出する円環状の円板に構成されている。尚、綱車１４と回転子２４は分割可能な別部品で製作した後に、それぞれをボルトあるいは焼き嵌め等の嵌め合い結合法で固定するようにして一体化されている。

　上述したように、回転子２４内側に配置した永久磁石２５は周方向にＮ極とＳ極を交互に配置されており、このＮ極とＳ極の数は同一でしかもその数は極数の半分である。このような回転子２４は筐体本体１７と一体形成された収納凹部２１に配置された固定子部２２の外側に微小なエアギャップを挟んで径方向に対向配置されており、この構造によって、いわゆるアウタロータ型の電動機を構成している。

　そして、この電動機部１３で発生した回転力は回転子２４を介して綱車１４に伝達され、綱車１４に巻き掛けられた複数本の巻上げロープを駆動して乗りかごを上下に昇降させることになる。尚、図３では電磁ブレーキ装置１５の詳細を示していないが、乗りかごを昇降運行させるときは図示していない制御装置からの信号によってブレーキシュー２７をブレーキディスク２６から離間して制動動作を解除し、乗りかごを停止してその位置を維持するときは制御装置からの信号によってブレーキシュー２７をブレーキディスク２６に押圧してブレーキディスク２６に制動力を与えて制動動作を行うものである。

　一般の電磁ブレーキ装置１５は周知の構成であり、図３に示すように、ブレーキディスク２６の外周側面に接触するブレーキシュー２７と、このブレーキシュー２７を保持したアマチュア２８と、ブレーキシュー２７をブレーキディスク２６の外周側面に圧接して綱車１４に制動力を与えるため、アマチュア２８をブレーキディスク２６側に付勢するブレーキばね(図示せず)と、このブレーキばねを圧縮してブレーキディスク２６の外周側面からブレーキシュー２７を解放して綱車１４を回転可能な状態にする電磁駆動部２９とを有している。電磁駆動部２９は図示しない固定ボルトによって筺体本体１７に直接的、或いは他の取り付け部材を介して間接的に固定される構成とされている。

　電磁駆動部２９はアマチュア２８を電磁的に吸引するための電磁石として機能するものであり、図示しない電磁コイルと鉄心３０の組合せで構成されている。鉄心３０には透磁率の大きい材料が使用されている。回転子部２４の外側側面と綱車１４の外周面とで形成される空間ＳＰは電磁駆動部２９を配置する機能を備えており、これによって巻上機１０の体格を小型にすることができる。本実施例では更に小型化するために、図４に示すような形状の鉄心３０を使用することを特徴としている。

　ブレーキばねは、電磁ブレーキ装置１５に設けられたアマチュア２８をブレーキディスク２６側に押圧しており、その結果、アマチュア２８はブレーキシュー２７をブレーキディスク２６の外周側面に強く押圧して綱車１４を制動状態に維持する機能を有している。

　これに対して電磁駆動部２９は電磁石の機能を有しており、電磁駆動部２９の電磁コイルに電流を流すことにより鉄心３０が励磁されてアマチュア２８を吸引するので、アマチュア２８はブレーキばねのばね力に抗してブレーキシュー２７をブレーキディスク２６から離れる方向に駆動して制動力を解除する。一方、電磁石を構成する電磁駆動部２９の電磁コイルへの通電を遮断すると、電磁駆動部２９が消磁されるのでブレーキばねのばね力によりブレーキシュー２７をブレーキディスク２６外周側面に押圧して綱車１４に制動をかけることになる。このように、アマチュア２８はブレーキシュー２７によってブレーキディスク２６の外周側面に選択的に制動力を与えるものである。

　次に本実施例の特徴である電磁ブレーキ装置１５の電磁駆動部２９の構成について図４を用いて説明するが、図４においてはアマチュア２８を省略して描いている。

　図４において、鉄心３０には内部に電磁コイル３１を収納する円環状の収納部３２が形成されている。鉄心３０は外磁極３３と円柱状の内磁極３４とを有し、外磁極３３と内磁極３４とは一端側の壁面部３５によって磁気的に接続されている。これらの外磁極３３、内磁極３４及び壁面部３５は一体的に形成されているが、夫々別体に製作して磁気的に結合すようにしても良いものである。

　外磁極３３の円形状の内周壁と内磁極３４の円形状の外周壁の間には円環状の収納部３２形成され、この収納部３２に電磁コイル３１が収納されるようになっている。したがって、電磁コイル３１への通電を制御することにより、内磁極３４から外側の外磁極３３側へと電磁作用が働き鉄心３０を磁石として使用することができる。

　そして、本実施例になる外磁極３３は図４にあるように特徴的な形状を有している。すなわち、外磁極３３の外周囲は、互いに向き合う一対の外周面が平面状に形成された一対の平面部３３Ａと、この平面部と隣り合う互いに向き合う一対の外周面が円弧状に形成された一対の円弧部３３Ｂとより形成されている。一対の平面部３３Ａの間の長さは「Ｗ」に設定され、一対の円弧部３３Ｂの間の長さは「Ｄ」に設定されている。これらの長さはＤ＞Ｗの関係を有している。

　そして、電磁コイル３１の外周と平面部３３Ａまでの間の距離は、電磁コイル３１の外周と円弧部３３Ｂまでの間の距離より小さくなっている。このため、平面部３３Ａを形成することによって、従来から使用されてきた円環状の外磁極に対して鉄心の体積を低減することができ、電磁ブレーキ装置１５の重量を低減することができるものである。本来であれば外磁極３３は円弧部３３Ｂを延長した環状の外磁極となるが、平面部３３Ａで切り取られた分だけ鉄心３０を軽量化できるものである。

　一方、この電磁コイル３１の外周と平面部３３Ａまでの間の鉄心部分が短いので、この部分にブレーキばねや緩衝ゴムを配置することができない。このため、電磁コイル３１の外周と円弧部３３Ｂまでの間の鉄心部分に以下の構成要素が設けられることになる。すなわち、外磁極３３の電磁コイル３１の外周と円弧部３３Ｂまでの間の鉄心部分には、制動ばね３６を収納するばね収納部３７、電磁コイル３１の通電時に鉄心３０にアマチュア２８が吸引された時の衝撃音を緩和するための緩衝ゴム３８が収納されるゴム収納部３９、電磁ブレーキ装置１５を電動機部１３に固定するための通しボルトが挿通する固定孔４０が設けられるようになっている。

　ここで、ばね収納部３７、ゴム収納部３９、及び固定孔４０は、電磁ブレーキ装置１５として必要とする数量があるので、これらを効率良く円弧部３３Ｂの鉄心部分に形成することが必要である。尚、一般に、ばね収納部３７の直径ｄ１、ゴム収納部３９の直径ｄ２、及び固定孔４０の直径ｄ３は、ｄ１＞ｄ３＞ｄ２の関係を有している。したがって、この関係を利用してばね収納部３７、ゴム収納部３９、及び固定孔４０の形成位置を決めるようにしている。

　図４の上側の円弧部３３Ｂ(下側の円弧部３３Ｂも同様なので、この部分については説明を省略する)にあるように、円弧部３３Ｂには夫々に必要な個数のばね収納部３７、ゴム収納部３９、及び固定孔４０が形成されている。

　まず、直径が最も大きいばね収納部３７は、円弧部３３Ｂの外周と外磁極３３の内周の間の距離の半分の長さ位置、つまり、円弧部３３Ｂの外周と外磁極３３の内周の間の中央に設定した、内磁極３４の中心からの直径Ｄ１上に中心が位置するように配置されている。尚、本実施例では３個のばね収納部３７が等間隔に配置されている。

　また、直径が次に大きい固定孔４０は、直径Ｄ１より内側(外磁極３３の内周側)に配置するとゴム収納部３９より直径が大きいので、この分だけ円弧部３３Ｂの厚さを厚くする必要がある。このため、固定孔４０は、直径Ｄ１より外側(円弧部３３Ｂの外周側)に設定した直径Ｄ３上に中心が位置するように配置されている。本実施例では２個の固定孔４０が中央のばね収納部３７の両隣に配置されている。

　更に、直径が最も小さいゴム収納部３９は、直径Ｄ１より内側(外磁極３３の内周側)に設定した直径Ｄ２上に中心が位置するように配置されている。本実施例では４個のゴム収納部３９が配置されている。

　したがって、ばね収納部３７が配置される直径Ｄ１と、ゴム収納部３９が配置される直径Ｄ２と、固定孔４０が配置される直径Ｄ３の関係は、Ｄ３＞Ｄ１＞Ｄ２の関係を有していることになる。

　このように、ばね収納３７、ゴム収納部３９、及び固定孔４０の直径に合せて配置位置を決めるようにしているため、鉄心３０の円弧部３３Ｂの厚さを可及的に薄くすることができ、これによって更に鉄心３０の重量を低減することができる。

　以上述べたように、本実施例によれば鉄心３０に平面部３３Ａを形成したこと、及びこれに加えて、ばね収納３７、ゴム収納部３９、及び固定孔４０の直径に合せて夫々の配置位置を決めて円弧部３３Ｂの厚さを薄くすることによって鉄心の重量を低減でき、結果として巻上機１０全体の重量を低減できるようになる。更に、電磁ブレーキ装置１５としても軽量化できているので、ブレーキシュー２７の交換時や定期点検時に巻上機１０から電磁ブレーキ装置１５が取り外される場合の保守要員の作業性を向上することができるようになる。

　また、この平面部３３を形成したことによって、巻上機１０の全体的な形状(＝体格)を小型化することができる。以下、その理由を説明する。

　図１にあるように、電磁ブレーキ装置１５の電磁駆動部２９は綱車１４の外周側に接近して配置される構成である。このため、従来のように鉄心３０の外磁極が円環状であると、ほぼこの円環状の外磁極の直径によって配置位置が決まることになる。

　これに対して、本実施例では図１にあるように、電磁駆動部２９の外磁極３３の平面部３３Ａが綱車１４の外周面に対向するように配置されている。つまり、一対の平面部３３Ａを形成する線分の中点と綱車１４の回転中心が直線で結ばれるように、鉄心３０の平面部３Ａが綱車１４の径方向外側に配置されている。

　したがって、本来は鉄心３０の円弧部３３Ｂで決まる鉄心３０の直径が、平面部３３Ａによって短くなっているため、この分だけ綱車１４の外周側に近づくように鉄心３０の配置位置を移動できることになる。このため、アマチュア２８によって制動がかけられるブレーキディスク２６の直径を小さくできるので、巻上機１０の形状を小型化することができるようになる。尚、ブレーキディスク２６の小径化によって制動力が不足する場合は、ばね定数の高いブレーキばねを使用することで対応すれば良いものである。

　更に、綱車１４側とは反対側にも平面部３３Ａが形成されているため、この分だけ鉄心３０の外形形状を内側に短くでき、巻上機１０の形状を小型化することができるようになる。このように、本実施例においては鉄心３０を軽量化するために形成した平面部３３Ａを利用して、巻上機１０の形状をも小型化できるものである。

　ここで、本実施例では２個の電磁ブレーキ装置１５を使用しているが、図１にあるように綱車１４の中心を通る縦中心線を境にして対称に等角度の位置に２個の電磁ブレーキ装置１５が配置されている。そして、これらの２個の電磁ブレーキ装置１５のなす角度θは９０度以下に設定されている。

　以上述べた通り、本発明は電磁ブレーキ装置を構成する鉄心を、互いに向き合う一対の面が平面状に形成された平面部と、この平面部と隣り合う互いに向き合う一対の面が円弧状に形成された円弧部とより形成し、この鉄心に電磁コイルを収納して電磁石を構成すると共に、鉄心の一対の平面部がブレーキディスクの径方向に位置するように巻上機に固定したものである。

　これによれば、電磁ブレーキ装置の鉄心に平面部を形成することで鉄心の重量を低減でき、しかもこの平面部がディスクブレーキの径方向に位置するように配置することで巻上機全体として小型化できるようになるものである。

　１０…巻上機、１１…巻上機構部、１２…制動機構部、１３…電動機部、１４…綱車、１５…電磁ブレーキ装置、１６…筐体組立体、１７…筐体本体、１８…ボス部、１９…固定主軸、２０…回転子部、２１…収納凹部、２２…固定子部、２３…軸受、２４…回転子、２５…永久磁石、２６…ブレーキディスク、２７…ブレーキシュー、２８…アマチュア、２９…電磁駆動部、３０…鉄心、３１…電磁コイル、３３…外磁極、３３Ａ…平面部、３３Ｂ…円弧部、３４…内磁極、３５…壁面部、３６…ブレーキばね、３７…ばね収納部、３８…緩衝ゴム、３９…ゴム収納部、４０…固定孔。

Claims

　固定子と固定子巻線を収納した筐体本体と、前記筐体本体に一方を固定し、他方を自由端とした固定主軸と、前記固定主軸の自由端側に軸受を介して回転可能に取付けられ、巻上げロープが巻き掛けられる綱車と、前記綱車と一体にされて前記固定子と協働して電動機部を形成する回転子と、前記回転子と一体的に回転するブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの外周側面に制動を加えるブレーキシューを備えたアマチュア及びこのアマチュアを選択的に磁気吸引する電磁駆動部よりなる電磁ブレーキ装置を備えたエレベータ用巻上機において、
　前記電磁駆動部を構成する鉄心を、互いに向き合う一対の外周面が平面状に形成された平面部と、前記平面部と隣り合う互いに向き合う一対の外周面が円弧状に形成された円弧部とより形成し、前記鉄心の内部に電磁コイルを収納して前記電磁駆動部を構成すると共に、前記電磁駆動部を構成する前記鉄心の前記一対の平面部が前記ブレーキディスクの径方向に位置するように前記電磁駆動部を前記筺体本体に固定したことを特徴とするエレベータ用巻上機。
　請求項１に記載のエレベータ用巻上機において、
　前記鉄心は円形状の外周壁を備える内磁極と円形状の内周壁を備える外磁極とを備えており、前記内磁極の外周壁と前記外磁極の内周壁の間の環状の収納部に前記電磁コイルが収納され、前記鉄心の前記外磁極は、前記電磁コイルを挟んで互いに向き合う前記一対の平面部と、前記平面部と隣り合い前記電磁コイルを挟んで互いに向き合う前記一対の円弧部とを有していることを特徴とするエレベータ用巻上機。
　請求項２に記載のエレベータ用巻上機において、
　前記外磁極の前記一対の平面部を形成する線分の中点と前記綱車の回転中心を結ぶ線が直線になるように前記電磁駆動部を前記筺体本体に固定したことを特徴とするエレベータ用巻上機。
　請求項３に記載のエレベータ用巻上機において、
　前記外磁極の一方の前記平面部が前記綱車の外周面に対向するように前記電磁駆動部を前記筺体本体に固定したことを特徴とするエレベータ用巻上機。
　請求項２乃至請求項４のいずれかに記載エレベータ用巻上機において、
　前記外磁極の円弧部の鉄心には、ブレーキばねを収納するばね収納部と、緩衝ゴムを収納するゴム収納部と、前記鉄心を前記筺体に直接、或いは間接的に固定する固定ボルトを挿通する固定孔とが形成されていることを特徴とするエレベータ用巻上機。
　請求項５に記載エレベータ用巻上機において、
　前記ばね収納部の直径をｄ１、前記ゴム収納部の直径をｄ２、前記固定孔の直径をｄ３とした時の関係をｄ１＞ｄ３＞ｄ２とし、
　前記内磁極の中心から前記外磁極の前記円弧部に配置される前記ばね収納部の中心までの直径をＤ１、前記ゴム収納部の中心までの直径をＤ２、前記固定孔の中心までの直径をＤ３としたときの関係をＤ３＞Ｄ1＞Ｄ２としたことを特徴とするエレベータ用巻上機。
　請求項２乃至請求項４のいずれかに記載エレベータ用巻上機において、
　前記電磁ブレーキ装置は前記綱車の中心を通る縦中心線を境にして前記ブレーキディスクの周囲に対称に２個配置されていることを特徴とするエレベータ用巻上機。