(57)【要約】【課題】  回転子を構成するネオジウム希土類磁石中のジスプロシウム含有量を低減或いは含まないようにして、できるだけコストを押さえた永久磁石モータを提供する。【解決手段】  電磁鋼板とネオジウム希土類磁石を用いる回転子と、電磁鋼板を用いる固定子から成る永久磁石モータであって、前記回転子を構成するネオジウム希土類磁石中のジスプロシウム含有量と、前記回転子および固定子の電磁鋼板の鉄損量に応じて、前記回転子のネオジウム希土類磁石の径方向の厚みを、前記ネオジウム希土類磁石の減磁が発生しない厚さに規定したものである。【選択図】  図６
2018007313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板とネオジウム希土類磁石を用いる回転子と、電磁鋼板を用いる固定子から成る永久磁石モータであって、
前記回転子を構成するネオジウム希土類磁石中のジスプロシウム含有量と、前記回転子および固定子の電磁鋼板の鉄損量に応じて、前記回転子のネオジウム希土類磁石の径方向の厚みを、前記ネオジウム希土類磁石の減磁が発生しない厚さに規定した永久磁石モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石モータにおいて、
前記ネオジウム希土類磁石は、鉄、ネオジム、ボロンを含み、ジスプロシウムを含まないネオジム希土類磁石であり、
前記回転子を構成するネオジウム希土類磁石の径方向の中央部厚みがＹｍｍであり、前記回転子および固定子を構成する電磁鋼板が、周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損がＸＷ／ｋｇ以下であり、前記回転子はＭ極であるとして、
前記ＹとＸとＭとが、
Ｙ≧（−０．００３Ｍ＋０．３４）Ｘ−０．０６Ｍ＋６．７  
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項３】
請求項２に記載の永久磁石モータにおいて、
前記ＹとＸとＭとが、
（−０．００３Ｍ＋０．３４）Ｘ−０．０７５Ｍ＋８．１８≧Ｙ≧（−０．００３Ｍ＋０．３４）Ｘ−０．０６Ｍ＋６．７  
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項４】
請求項２に記載の永久磁石モータにおいて、
前記回転子は４０極であり、
前記ＹとＸが、
Ｙ≧０．２２Ｘ＋４．３  
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項５】
請求項３に記載の永久磁石モータにおいて、
前記回転子は４０極であり、
前記ＹとＸが、
０．２２Ｘ＋５．２≧Ｙ≧０．２２Ｘ＋４．３  
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項６】
請求項２に記載の永久磁石モータにおいて、
前記回転子は５０極であり、
前記ＹとＸが、
Ｙ≧０．１９Ｘ＋３．７  
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項７】
請求項３に記載の永久磁石モータにおいて、
前記回転子は５０極であり、
前記ＹとＸが、
０．１９Ｘ＋４．４≧Ｙ≧０．１９Ｘ＋３．７  
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項８】
請求項２に記載の永久磁石モータにおいて、
前記回転子は６０極であり、
前記ＹとＸが、
Ｙ≧０．１６Ｘ＋３．１  
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項９】
請求項３に記載の永久磁石モータにおいて、
前記回転子は６０極であり、
前記ＹとＸが、
０．１６Ｘ＋３．７≧Ｙ≧０．１６Ｘ＋３．１  
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項１０】
請求項１に記載の永久磁石モータにおいて、
前記ネオジウム希土類磁石は、鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウムを含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が2.5%以下のネオジム希土類磁石であり、
前記回転子を構成するネオジウム希土類磁石の径方向の中央部厚みがＹｍｍであり、前記回転子および固定子を構成する電磁鋼板が、周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損がＸＷ／ｋｇ以下であり、前記回転子は４０極であるとして、
前記ＹとＸが、
Ｙ≧０．１１Ｘ＋３．３  
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の永久磁石モータにおいて、
前記ＹとＸが、
０．１１Ｘ＋３．８≧Ｙ≧０．１１Ｘ＋３．３  
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項１２】
請求項１に記載の永久磁石モータにおいて、
前記ネオジウム希土類磁石は、鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウムを含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が4.5%以下のネオジム希土類磁石であり、
前記回転子を構成するネオジウム希土類磁石の径方向の中央部厚みがＹｍｍであり、前記回転子および固定子を構成する電磁鋼板が、周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損がＸＷ／ｋｇ以下であり、前記回転子は４０極であるとして、
前記ＹとＸが、
Ｙ≧０．０８Ｘ＋２．３  
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の永久磁石モータにおいて、
前記ＹとＸが、
０．０８Ｘ＋２．５≧Ｙ≧０．０８Ｘ＋２．３  
の関係を満足することを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項１４】
請求項１から１３の何れか１項に記載の永久磁石モータにおいて、
磁石形状が平板磁石であり、電磁鋼板から成る回転子に該平板磁石を貼付した表面磁石型であることを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項１５】
請求項１から１４の何れか１項に記載の永久磁石モータを用いたエレベータ駆動巻上機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石モータ、およびこれを用いたエレベータ駆動巻上機に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータ駆動巻上機用のモータは、建築レイアウトの自由度向上の観点から、専用の機械室を無くして、昇降路内に設置することが望ましい。昇降路内は、その構造上、気密性は無く、ほこりや塵が入り込んでいる。ほこりや塵が、モータ摺動面等に入り込むことは、故障の原因となるため、信頼性の向上と保守負担軽減の観点から、昇降路内に設置されるエレベータ用のモータは、モータ自体に気密性を持たせた、全閉構造にする必要がある。
【０００３】
小型・軽量、低振動が要求されるエレベータ駆動巻上機には、高トルク密度で低トルク脈動な永久磁石式モータが使用される。このモータには、高いエネルギー密度を有する、ネオジム磁石が一般的に採用されている。ネオジム磁石の保磁力は、温度上昇に伴って、低下するが、モータの駆動時には銅損、鉄損などが発生し、発熱するため、モータは高温になり、磁石が減磁するリスクは高い。モータの磁石が減磁することにより、エレベータの挙動が変わり、乗客を危険にさらすことがあってはならない。また、磁石が部分的に減磁することにより、トルク脈動が悪化し、振動・騒音が大きくなって、乗客に不快感を与える可能性がある。そのため、エレベータ用モータでは、磁石の減磁率が０％となるようにしなければならない。モータ温度を低下させる方策として、空冷によるモータを冷やす効率を上げるために、モータ内部に風を取り込む開口部をモータに設けた開放構造とすることが考えられるが、前述のように、エレベータ駆動巻上機用のモータを昇降路内に設置するには、全閉構造にする必要がある。他には、モータに水を流すパイプを設けて水冷により冷やすことも考えられるが、昇降路内に、水冷用の水を供給するための水道管を設けることは、構造面、コスト面から難しい。
【０００４】
ところで、エレベータ駆動巻上機用のモータとしては、ＳＰＭ（表面磁石型）モータがよく用いられている。ＳＰＭモータは、永久磁石と固定子巻線の間に漏れがないため、磁束を有効に鎖交させることができる。また、ギャップの磁束分布は高調波を多く含まないため、振動・騒音が少なく、快適性が求められるエレベータ駆動巻上機用のモータに適している。ＳＰＭモータについては、高速回転時に、遠心力により、磁石が破損したり接着剤が剥がれたりする恐れがある。しかしながら、エレベータ駆動巻上機用のモータの回転速度は、主にマンションや駅などに用いられるモータで、160 min-1程度、主に高層ビルや、大規模商業施設で用いられるモータで260 min-1程度の低速回転であり、このような問題は起きない。一方で、回転子のギャップ面は、固定子が発生する回転磁界により、磁束方向の変化が激しく、ギャップ面の表面に永久磁石が配置されるＳＰＭモータは、永久磁石が減磁しやすい。また、固定子ティース先端に鍔部が無いオープンスロットとすることで、巻線作業の工数削減と巻線設備の簡素化ができることから、製造コストの低減のためには望ましい構造である。ただ、オープンスロット構造は、ティース先端での磁束変化が急峻となり、これは磁束の高調波成分増加につながるため、鉄損が増加する。鉄損が大きい程、磁石温度も上がるため、磁石はさらに減磁しやすくなる。
【０００５】
高温においても保磁力を維持するために、ネオジム磁石にはジスプロシウム（Ｄｙ）が添加されているが、Ｄｙは希少なレアアース資源であり、非常に高価である。また、産出地が限られることから、価格が急騰するリスクがある。コスト面から、Ｄｙの使用量は、できるだけ少なくすることが望ましいが、磁石中のＤｙ含有率が減るほどに、磁石の保磁力は低下する。
【０００６】
できるだけＤｙの使用量を減らしつつ、減磁耐力を向上させる手段としては、極数を増やすことや、磁石の厚さを厚くすることが考えられる。例えば、特許文献１では、６極、８極、１０極の３種類の極数において、それぞれの極数に対して、減磁耐力を確保するために必要なＤｙ含有量を規定することで、できるだけＤｙの使用量を減らして、コストを下げている。これは、同じ駆動条件であれば、極数を増やした分で、固定子コイル１個当たりの起磁力を減らすことができ、この起磁力により磁石が受ける減磁磁界も小さくなり、磁石が減磁しづらくなるためである。６極を８極にすると、固定子コイル１個当たりの起磁力は２/３に、６極を１０極にすると、固定子コイル１個当たりの起磁力は３/５にすることができる。起磁力が減った分、減磁耐力に余裕ができるため、極数を増やすにつれ、Ｄｙ含有量は減らすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５６６１９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、エレベータ駆動巻上機用のモータにおいては、乗客の安全性・快適性の観点から、磁石を減磁しないように設計しなければならないが、昇降路内に置くため、全閉構造にしたモータは高温となり、減磁しやすい環境である。また、オープンスロット構造であることで、鉄損が大きくなることも磁石高温化の原因となる。高温での保磁力を確保するためにはＤｙ含有量の多い磁石を使用する必要があり、モータコスト増加の要因となる。
【０００９】
特許文献１では、６極、８極、１０極の３種類の極数において、それぞれの極数に対して、減磁耐力を確保するために必要なＤｙ含有量を規定することで、できるだけＤｙの使用量を減らして、コストを下げている。しかしながら、極数ごとに異なるＤｙ含有量の磁石を作成して使用することは、量産性を考えると効率が悪く、コスト増加を招く可能性がある。また、前述の通り、同じＤｙ含有量であっても、製造法・組成によって、保磁力は異なるはずであるが、この特許では、どの程度の保持力の磁石を想定しているのかが分からない。
【００１０】
本発明は、回転子を構成するネオジウム希土類磁石中のジスプロシウム含有量を低減或いは含まないようにして、できるだけコストを押さえた永久磁石モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題は、モータに使用する電磁鋼板によって、鉄損による発熱が変わり、磁石の温度が変化して保磁力が変わることと、モータに使用するネオジム希土類磁石のＤｙ含有量により保持力が変わることから、減磁耐力を維持できる最低限の磁石厚さを規定することにより、解決できる。
【００１２】
本発明の「永久磁石モータ」の一例を挙げるならば、
電磁鋼板とネオジウム希土類磁石を用いる回転子と、電磁鋼板を用いる固定子から成る永久磁石モータであって、
前記回転子を構成するネオジウム希土類磁石中のジスプロシウム含有量と、前記回転子および固定子の電磁鋼板の鉄損量に応じて、前記回転子のネオジウム希土類磁石の径方向の厚みを、前記ネオジウム希土類磁石の減磁が発生しない厚さに規定した永久磁石モータ、である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回転子を構成するネオジウム希土類磁石中のジスプロシウム含有量と回転子および固定子の電磁鋼板の鉄損量に応じて、回転子の磁石の径方向の厚みを規定することにより、できるだけコストを押さえた永久磁石モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ネオジウム磁石のＢ−Ｈ減磁曲線とパーミアンス直線（無負荷時）の関係を示す図である。
【図２】ネオジウム磁石のＢ−Ｈ減磁曲線とパーミアンス直線（負荷時）の関係を示す図である。
【図３】モータに使用する電磁鋼板の鉄損と熱飽和状態の磁石温度の関係を示す図である。
【図４】実施例１の４０極４８スロットの永久磁石モータの断面形状の一例を示す図である。
【図５】実施例１の磁石厚さと減磁率の関係を示す図である。
【図６】実施例１の電磁鋼板の鉄損と磁石厚さの関係を示す図である。
【図７】実施例２の５０極６０スロットの永久磁石モータの断面形状の一例を示す図である。
【図８】実施例２の磁石厚さと減磁率の関係を示す図である。
【図９】実施例２の電磁鋼板の鉄損と磁石厚さの関係を示す図である。
【図１０】実施例３の６０極７２スロットの永久磁石モータの断面形状の一例を示す図である。
【図１１】実施例３の磁石厚さと減磁率の関係を示す図である。
【図１２】実施例３の電磁鋼板の鉄損と磁石厚さの関係を示す図である。
【図１３】実施例４の磁石厚さと減磁率の関係を示す図である。
【図１４】実施例４の電磁鋼板の鉄損と磁石厚さの関係を示す図である。
【図１５】実施例５の磁石厚さと減磁率の関係を示す図である。
【図１６】実施例５の電磁鋼板の鉄損と磁石厚さの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
同じＤｙ含有率の磁石を用いて、磁石の厚さを調整することで、減磁耐力の向上を図った方が、量産性の観点からは良いと考えられる。ただ、磁石厚さを厚くすることで、Ｄｙ含有率が少ない磁石を活用できるが、磁石使用量が増えることにより、Ｄｙの使用量は変わらない可能性も有り、コストの面で課題がある。また、Ｄｙよりは安価ではあるが、ネオジム磁石に用いられるネオジム（Ｎｄ）もレアアースであるため高価であって、産出地が限られることから、価格が急騰するリスクがある。磁石の厚さはできるだけ薄いことが望ましい。減磁耐力を維持できる限界の磁石厚さについて、以下で述べる。
【００１６】
図１に、モータに組み込んだネオジム磁石の磁石温度ＣのＢ−Ｈ減磁曲線１と、磁石温度ＤのＢ−Ｈ減磁曲線２と、磁石厚さＹ１のパーミアンス直線３と磁石厚さＹ２のパーミアンス直線４を示す。磁石温度Ｃ、ＤはＣ＜Ｄの関係であり、図１に示す通り、ネオジム磁石では磁石温度が大きくなるほど、残留磁束密度Ｂｒと保磁力Ｈｃｂは小さくなる。パーミアンス直線の傾きであるパーミアンス係数は、磁石の形状により定められる係数であり、磁石厚さＹ１とＹ２の磁石厚さは、Ｙ１＜Ｙ２の関係にある。パーミアンス直線とＢ−Ｈ減磁曲線の交点が、磁気回路内における磁石の磁束密度、磁場の状態を示す動作点であり、動作点がある限界を超えると磁石は不可逆減磁を起こす。この限界を示すのがクニック点５である。図1は無負荷時の動作点６を示している。磁石の厚さがＹ１であれば、無負荷の状態では、磁石温度Ｃ、Ｄのどちらであっても、動作点６はクニック点５を超えておらず、不可逆減磁をしないといえる。また、磁石の厚さがＹ２であっても、無負荷の状態では、磁石温度Ｃ、Ｄのどちらであっても、動作点６はクニック点５を超えておらず、不可逆減磁をしないといえる。
【００１７】
図２は、駆動したモータに負荷がかかり、磁石の磁化方向に対して負の磁界が印加されている負荷時の動作点を示す。負の磁界が印加された分、パーミアンス直線は平行移動し、Ｂ−Ｈ曲線との交点である動作点も移動する。磁石の厚さがＹ１のとき、磁石温度がＣであれば、動作点７がクニック点５を超えていないが、磁石温度がＤであれば、動作点８がクニック点５を超えてしまっている。一度でも動作点がクニック点５を超えてしまえば、その後、負の磁界の印加を止めても、無負荷時の動作点は元の位置に戻らない。つまり、磁石の厚さがＹ１のモータを駆動させて負荷をかけた時に、磁石温度がＣであれば不可逆減磁しないが、磁石温度がＤであれば不可逆減磁してしまう。一方、磁石の厚さがＹ２であれば、負荷の状態でも、磁石温度Ｃの動作点９、磁石温度Ｄの動作点１０のいずれについても、クニック点５を超えておらず、不可逆減磁をしないといえる。ここで、磁石厚さＹ２で磁石温度がＤのとき、動作点１０とクニック点５が重なることから、磁石温度がＤのときに、減磁をしない限界の磁石厚さであるといえる。磁石厚さＹ１で磁石温度がＤのときは、動作点８とクニック点は重なっておらず、動作点が負の磁界側に移動するように、磁石厚さを薄くできる余地がある。磁石厚さＹ１で磁石温度がＣのときは、磁石温度がＤのときと比べてさらに磁石厚さを薄くできる。
【００１８】
前述より、不可逆減磁をしない、つまり減磁耐力を維持する限界の磁石厚さは、磁石温度によって変化することがわかる。エレベータ用モータのような、室温の温度環境に設置されるモータでは、磁石温度はモータ自身の発熱によって決まる。モータ自身の発熱は主に銅損と鉄損である。このうち銅損は、同一のコイルターン数、モータ積厚で、駆動条件が変わらなければ、大きく変化することは無く、銅損由来によるモータ発熱も変化しない。一方、モータを駆動させたときに発生する鉄損には、ヒステリシス損と渦電流損が有る。モータの回転子及び固定子は０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ 程度の薄い電磁鋼板を積層させた積層鋼板によって構成されているが、ヒステリシス損と渦電流損の大きさは、同じ駆動条件であっても、積層鋼板の透磁率や、導電率、板厚などによって変わる。電磁鋼板としては、例えば３５Ａ２１０、５０Ａ６００、５０Ａ１０００などを使うことが考えられる。これらについては、周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損が、３５Ａ２１０は２．１Ｗ／ｋｇ以下、 ５０Ａ６００は６．０Ｗ／ｋｇ以下、５０Ａ１０００は１０．０Ｗ／ｋｇ以下と定義される電磁鋼板であり、前述のように透磁率、導電率、板厚が異なるため、鉄損の大きさが異なっている。同じ駆動条件において、３５Ａ２１０＜５０Ａ６００＜５０Ａ１０００の順で鉄損が大きくなる。モータ駆動時の鉄損の大きさが異なるということは、鉄損による発熱も異なるということであり、発熱の影響により磁石温度が変化する。
【００１９】
図３にモータに使用する電磁鋼板と、その電磁鋼板を用いたモータを駆動させて、熱飽和状態となったときの磁石温度との関係を示す。縦軸は磁石温度を、横軸は周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損を示している。鉄損が小さい電磁鋼板を使用したモータであるほど、磁石温度を低減できることがわかる。
【００２０】
ネオジム磁石のコストを削減する観点からは、できるだけ磁石の使用量を減らしたく、そのためには磁石厚さを薄くすることが有効である。さらに、磁石を薄くしても減磁耐力を確保するためには、鉄損が小さくなるような電磁鋼板を選択すれば良い。電磁鋼板についても、低鉄損の電磁鋼板であるほど、製造上の困難さ等から、高価となる傾向にあり、コスト増加を招く。ただ、電磁鋼板の主成分は、鉄（Ｆｅ）とケイ素（Ｓｉ）であり、これらの物質は、ネオジム磁石に用いられるＮｄやＤｙと比べて、地球上に豊富に存在するため、調達は容易であり、非常に安価である。従って、電磁鋼板については、ネオジム磁石と比べて、材料の調達リスクに伴う価格の高騰などが起きにくい。ネオジム磁石の価格が安価な時にはネオジム磁石の厚さを厚くすることで、安価な高鉄損の電磁鋼板を使って、磁石温度が高くなろうとも減磁耐力を維持できる。ネオジム磁石の価格が高騰したときには、磁石の使用量を減らすために磁石は薄くして、高価な低鉄損の電磁鋼板を使い磁石温度を低くすることで、減磁耐力を確保できる。ネオジム磁石のコスト変動に対して、電磁鋼板の変更によって対応することにより、モータのコスト増加を低減しつつ、安定して供給することができるといえる。
【実施例１】
【００２１】
鉄、ネオジム、ボロンを含むが、ジスプロシウムを含まないネオジム希土類磁石を用いる実施例について示す。この磁石としては、常温保磁力がＨｃｂ＝１０４０ｋＡ／ｍ程度である磁石を想定している。
【００２２】
第１の実施例として、４０極４８スロットモータへの適用を示す。図４は４０極４８スロットの電動モータの断面形状である。このモータの永久磁石１５には前記のジスプロシウムを含まない希土類磁石を用いている。このモータは、固定子１３の外側に回転可能に回転子１１が配置された外転型（アウターロータ型）のモータである。回転子１１は回転子鉄心１２と４０個の永久磁石１５によって構成されており、固定子１３は固定子鉄心１４と、４８個のティース１６に巻回された４８個のコイル１７によって構成されている。回転子鉄心１２及び固定子鉄心１４は、電磁鋼板を積層させた積層鋼板によって構成されている。
【００２３】
図５に、同じ駆動条件における、磁石厚さと減磁率の関係を、それぞれの電磁鋼板について示す。ここで、減磁率は、減磁電流を流す前の誘起電圧をＥ0、減磁電流を流した後の誘起電圧をＥ1として、（Ｅ0−Ｅ1）／Ｅ0×100の式から求めた値である。鉄損が小さい電磁鋼板であるほど、磁石温度が低くなるため、同じ減磁率になる磁石厚さが薄いことがわかる。
【００２４】
減磁率0％となる時の限界の磁石厚さと、電磁鋼板の関係を図６に示す。縦軸は磁石厚さを、横軸は周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損を示している。図６より、鉄、ネオジム、ボロンを含むが、ジスプロシウムを含まないネオジム希土類磁石を用いた、４０極４８スロットのモータでは、回転子及び固定子に使用する電磁鋼板の周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損がＸであるとき、磁石厚さをＹとすると、
Ｙ≧０．２２Ｘ＋４．３
であれば、減磁率を０％にできる。ここで、減磁耐力を考慮した、減磁率０％となる磁石厚さという観点では、磁石厚さの下限が決まれば良いが、磁石厚さは厚くするほどコスト増加に繋がる。Ｄｙ含有率０％の磁石と、Ｄｙ含有量８％程度のネオジム磁石とのコストの差から、磁石の厚さの上限を考えると、
０．２２Ｘ＋５．２≧Ｙ≧０．２２Ｘ＋４．３
とするのが望ましい。
【実施例２】
【００２５】
極数を増やすと、固定子コイル１個当たりの起磁力を減らすことができ、この起磁力により磁石が受ける減磁磁界も小さくなり、磁石が減磁しづらくなるため、磁石のＤｙ含有率を変えずに、磁石を薄くすることができる。第２の実施例として、５０極６０スロットモータへの適用を示す。図７は５０極６０スロットの電動モータの断面形状である。このモータの永久磁石１５には前記のジスプロシウムを含まない希土類磁石を用いている。このモータは、固定子１３の外側に回転可能に回転子１１が配置された外転型（アウターロータ型）のモータである。回転子１１は回転子鉄心１２と５０個の永久磁石１５によって構成されており、固定子１３は固定子鉄心１４と、６０個のティース１６に巻回された６０個のコイル１７によって構成されている。回転子鉄心１２及び固定子鉄心１４は、電磁鋼板を積層させた積層鋼板によって構成されている。
【００２６】
図８に、同じ駆動条件における、磁石厚さと減磁率の関係を、それぞれの電磁鋼板について示す。ここで、減磁率は、減磁電流を流す前の誘起電圧をＥ0、減磁電流を流した後の誘起電圧をＥ1として、（Ｅ0−Ｅ1）／Ｅ0×100の式から求めた値である。鉄損が小さい電磁鋼板であるほど、磁石温度が低くなるため、同じ減磁率になる磁石厚さが薄いことがわかる。
【００２７】
減磁率0％となる時の限界の磁石厚さと、電磁鋼板の関係を図９に示す。縦軸は磁石厚さを、横軸は周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損を示している。図９より、鉄、ネオジム、ボロンを含むが、ジスプロシウムを含まないネオジム希土類磁石を用いた、５０極６０スロットのモータでは、回転子及び固定子に使用する電磁鋼板の周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損がＸであるとき、磁石厚さをＹとすると、
Ｙ≧０．１９Ｘ＋３．７
であれば、減磁率を０％にできる。Ｄｙ含有率０％の磁石と、Ｄｙ含有量８％程度のネオジム磁石とのコストの差から、磁石の厚さの上限を考えると、
０．１９Ｘ＋４．４≧Ｙ≧０．１９Ｘ＋３．７
とするのが望ましい。
【実施例３】
【００２８】
第３の実施例として、６０極７２スロットモータへの適用を示す。図１０は６０極７２スロットの電動モータの断面形状である。このモータの永久磁石１５には前記のジスプロシウムを含まない希土類磁石を用いている。このモータは、固定子１３の外側に回転可能に回転子１１が配置された外転型（アウターロータ型）のモータである。回転子１１は回転子鉄心１２と６０個の永久磁石１５によって構成されており、固定子１３は固定子鉄心１４と、７２個のティース１６に巻回された７２個のコイル１７によって構成されている。
【００２９】
図１１に、同じ駆動条件における、磁石厚さと減磁率の関係を、それぞれの電磁鋼板について示す。ここで、減磁率は、減磁電流を流す前の誘起電圧をＥ0、減磁電流を流した後の誘起電圧をＥ1として、（Ｅ0−Ｅ1）／Ｅ0×100の式から求めた値である。鉄損が小さい電磁鋼板であるほど、磁石温度が低くなるため、同じ減磁率になる磁石厚さが薄いことがわかる。
【００３０】
減磁率０％となる時の限界の磁石厚さと、電磁鋼板の関係を図１２に示す。縦軸は磁石厚さを、横軸は周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損を示している。図１２より、鉄、ネオジム、ボロンを含むが、ジスプロシウムを含まないネオジム希土類磁石を用いた、６０極７２スロットのモータでは、回転子及び固定子に使用する電磁鋼板の周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損がＸであるとき、磁石厚さをＹとすると、
Ｙ≧０．１６Ｘ＋３．１
であれば、減磁率を０％にできる。Ｄｙ含有率０％の磁石と、Ｄｙ含有率８％程度のネオジム磁石とのコストの差から、磁石の厚さの上限を考えると、
０．１６Ｘ＋３．７≧Ｙ≧０．１６Ｘ＋３．１
とするのが望ましい。
【００３１】
第１、２、３の実施例から、極数と、鉄損との関係から規定される、減磁耐力を確保できる限界の磁石厚さがわかる。すなわち、実施例１〜３の、極数と鉄損Ｘの係数の値、および極数と定数の値をプロットすることにより、極数Ｍと、鉄損Ｘと、減磁耐力を確保できる限界の磁石厚さＹとの関係式が得られる。Ｍ極のモータでは、回転子及び固定子に使用する電磁鋼板の周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損がＸであるとき、磁石厚さをＹとすると、
Ｙ≧（−０．００３Ｍ＋０．３４）Ｘ−０．０６Ｍ＋６．７
であれば、減磁率を０％にできる。
【００３２】
Ｄｙフリー磁石と、Ｄｙ含有量８％程度のネオジム磁石とのコストの差から、磁石の厚さの上限を考えると、
（−０．００３Ｍ＋０．３４）Ｘ−０．０７５Ｍ＋８．１８≧Ｙ≧（−０．００３Ｍ＋０．３４）Ｘ−０．０６Ｍ＋６．７
とするのが望ましい。
【００３３】
以上で、鉄、ネオジム、ボロンを含むが、ジスプロシウムを含まないネオジム希土類磁石を用いた実施例を示した。
【実施例４】
【００３４】
ジスプロシウムを添加した磁石ではさらに磁石厚さを薄くすることができる。鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウム含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が２．５％以下であるネオジム希土類磁石を用いる実施例について示す。この磁石として、常温保磁力が、Ｈｃｂ＝９８０ｋＡ／ｍ程度である磁石を想定している。
【００３５】
第４の実施例として、鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウム含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が２．５％以下であるネオジム希土類磁石を用いた、４０極４８スロットのモータへの適用を示す。第１の実施例とは使用する磁石が異なるのみで、このモータの断面図は図４である。図１３に、同じ駆動条件における、磁石厚さと減磁率の関係を、それぞれの電磁鋼板について示す。ここで、減磁率は、減磁電流を流す前の誘起電圧をE0、減磁電流を流した後の誘起電圧をＥ1として、（Ｅ0−Ｅ1）／Ｅ0×100の式から求めた値である。鉄損が小さい電磁鋼板であるほど、磁石温度が低くなるため、同じ減磁率になる磁石厚さが薄いことがわかる。
【００３６】
減磁率0％となる時の限界の磁石厚さと、電磁鋼板の関係を図１４に示す。縦軸は磁石厚さを、横軸は周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損を示している。図１４から、鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウム含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が２．５％以下であるネオジム希土類磁石を用いた、４０極４８スロットのモータでは、回転子及び固定子に使用する電磁鋼板の周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損がＸであるとき、磁石厚さをＹとすると、
Ｙ≧０．１１Ｘ＋３．３
であれば、減磁率を０％にできる。Ｄｙ含有率２．５％の磁石と、Ｄｙ含有率８％程度のネオジム磁石とのコストの差から、磁石の厚さの上限を考えると、
０．１１Ｘ＋３．８≧Ｙ≧０．１１Ｘ＋３．３
とするのが望ましい。
【実施例５】
【００３７】
次に、鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウム含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が４．５％以下であるネオジム希土類磁石を用いる実施例について示す。この磁石として、常温保磁力が、Ｈｃｂ＝９４０ｋＡ／ｍ程度である磁石を想定している。
【００３８】
第５の実施例として、鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウム含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が４．５％以下であるネオジム希土類磁石を用いた、４０極４８スロットのモータへの適用を示す。第１の実施例とは使用する磁石が異なるのみで、このモータの断面図は図４である。図１５に、同じ駆動条件における、磁石厚さと減磁率の関係を、それぞれの電磁鋼板について示す。ここで、減磁率は、減磁電流を流す前の誘起電圧をE0、減磁電流を流した後の誘起電圧をＥ1として、（Ｅ0−Ｅ1）／Ｅ0×100の式から求めた値である。鉄損が小さい電磁鋼板であるほど、磁石温度が低くなるため、同じ減磁率になる磁石厚さが薄いことがわかる。
【００３９】
減磁率０％となる時の限界の磁石厚さと、電磁鋼板の関係を図１６に示す。縦軸は磁石厚さを、横軸は周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損を示している。図１６から、鉄、ネオジム、ボロン、ジスプロシウム含み、かつ、ジスプロシウムの含有量が４．５％以下であるネオジム希土類磁石を用いた、４０極４８スロットのモータでは、使用する電磁鋼板の周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔにおける鉄損がＸであるとき、磁石厚さをＹとすると、
Ｙ≧０．０８Ｘ＋２．３
であれば、減磁率を０％にできる。Ｄｙ含有率４．５％の磁石と、Ｄｙ含有率８％程度のネオジム磁石とのコストの差から、磁石の厚さの上限を考えると、
０．０８Ｘ＋２．５≧Ｙ≧０．０８Ｘ＋２．３
とするのが望ましい。
【００４０】
上記の各実施例によれば、回転子を構成するネオジウム希土類磁石中のジスプロシウム含有量と、回転子および固定子の電磁鋼板の鉄損量に応じて、回転子の磁石の径方向の厚みを規定することにより、できるだけコストを押さえた永久磁石モータを提供することができる。
【実施例６】
【００４１】
実施例６は、実施例１から５の何れかに記載の永久磁石モータを用いたエレベータ駆動巻上機である。本実施例として、エレベータの昇降路内に、全閉構造のモータを設置したエレベータ駆動巻上機が好適である。
【００４２】
本実施例によれば、減磁耐力を確保し、できるだけモータのコストを押さえたエレベータ駆動巻上機を提供できる。
【符号の説明】
【００４３】
１…磁石温度ＣのＢ−Ｈ減磁曲線
２…磁石温度ＤのＢ−Ｈ減磁曲線
３…磁石厚さＹ１のパーミアンス直線
４…磁石厚さＹ２のパーミアンス直線
５…クニック点
６…無負荷時の動作点
７…磁石厚さＹ１で磁石温度Ｃの動作点
８…磁石厚さＹ１で磁石温度Ｄの動作点
９…磁石厚さＹ２で磁石温度Ｃの動作点
１０…磁石厚さＹ２で磁石温度Ｄの動作点
１１…回転子
１２…回転子鉄心
１３…固定子
１４…固定子鉄心
１５…永久磁石
１６…ティース
１７…コイル
【図１】
2018007313.tif 000003
【図２】
2018007313.tif 000004
【図３】
2018007313.tif 000005
【図４】
2018007313.tif 000006
【図５】
2018007313.tif 000007
【図６】
2018007313.tif 000008
【図７】
2018007313.tif 000009
【図８】
2018007313.tif 000010
【図９】
2018007313.tif 000011
【図１０】
2018007313.tif 000012
【図１１】
2018007313.tif 000013
【図１２】
2018007313.tif 000014
【図１３】
2018007313.tif 000015
【図１４】
2018007313.tif 000016
【図１５】
2018007313.tif 000017
【図１６】
2018007313.tif 000018