(57)【要約】【課題】本発明は回転子鉄心の加工によるコスト上昇を抑え、トルク脈動を低減できる永久磁石式回転電機を提供することを目的とする。【解決手段】前記課題を達成するため、本発明の永久磁石式回転電機は、複数の固定子突極が径方向に突出した固定子鉄心と、互いに隣接する前記固定子突極の間に形成されたスロットに収納された固定子巻線とを備える固定子と、回転子鉄心と、この回転子鉄心の周方向に等間隔で回転子表面に配置された複数の永久磁石とを備える回転子を有する永久磁石式回転電機において、回転子の軸方向と平行に永久磁石が配置され、回転子と固定子の間の空隙（ギャップ）中の磁気抵抗の周方向分布が回転子の軸方向に沿って変化させたことを特徴とするものである。【選択図】  図１
2011015458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固定子突極が径方向に突出した固定子鉄心と、
互いに隣接する前記固定子突極の間に形成されたスロットに収納された固定子巻線とを備える固定子と、
回転子鉄心と、
該回転子鉄心の周方向に等間隔で回転子表面に配置された複数の永久磁石とを有する回転子を備えた永久磁石式回転電機において、
前記回転子の軸方向と平行に前記永久磁石が配置され、前記回転子と前記固定子の間の空隙中の磁気抵抗の周方向分布が前記回転子の軸方向に沿って変化することを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項２】
請求項１の永久磁石式回転電機において、
前記回転子鉄心の前記永久磁石の貼付け面に、回転子鉄心を切削することによりできる溝を前記回転子の径方向に形成し、前記回転子と前記固定子の間の空隙（ギャップ）中の磁気抵抗の周方向分布が前記回転子の軸方向に沿って変化することを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項３】
請求項１の永久磁石式回転電機において、
前記回転子の周方向の隣接する前記永久磁石の間の前記回転子鉄心に、磁性体の突起を前記回転子の径方向に形成することにより、前記回転子と前記固定子の間の空隙中の磁気抵抗の周方向分布が回転子の軸方向に沿って変化することを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項４】
請求項１の永久磁石式回転電機において、
前記回転子の周方向の隣接する前記永久磁石の間の前記回転子鉄心に、該回転子鉄心を切削することによりできる溝を前記回転子の径方向に形成することにより、前記回転子と前記固定子の間の空隙中の磁気抵抗の周方向分布が回転子の軸方向に沿って変化することを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項５】
請求項２、又は請求項４の永久磁石式回転電機において、
前記溝は、前記回転子の軸方向に対して斜めに形成されていることを特徴とした永久磁石式回転電機。
【請求項６】
請求項２、又は請求項４の永久磁石式回転電機において、
前記溝は、前記回転子の軸方向に対して平行に、前記回転子の軸長より短く形成された２つの溝を有し、それぞれの溝の周方向位置が異なることを特徴とした永久磁石式回転電機。
【請求項７】
請求項３の永久磁石式回転電機において、
前記突起は、前記回転子の軸方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項８】
請求項３の永久磁石式回転電機において、
前記突起は、前記回転子の軸方向に対して平行に前記回転子の軸長より短く形成された２つの突起よりなり、それぞれの突起の周方向位置が異なることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項９】
請求項１の永久磁石式回転電機において、
請求項２〜４を組み合わせたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１０】
請求項１の永久磁石式回転電機において、
請求項５〜８を組み合わせたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちの１つの永久磁石式回転電機において、
前記永久磁石は、かまぼこ形状であることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１２】
請求項１〜１０のうちの１つの永久磁石式回転電機において、
前記永久磁石は、直方体形状であり、前記回転子が前記固定子の外周部に配置された外転型であり、前記固定子の突極の先端部，固定子の周方向の突起物がない全開スロットであり、前記永久磁石の数と前記固定子のスロット数との組み合わせは、前記永久磁石の数１０と前記スロット数１２を基本単位とすることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうちの１つの永久磁石式回転電機を用いることを特徴とするエレベータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石式回転電機、及びこれを用いたエレベータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石式回転電機においては、コギングトルクによるトルク脈動や通電時に発生するトルク脈動が問題となる。特に、エレベータの巻上機に適用される永久磁石式回転電機は、定格トルク時から最大トルク時までの幅広い領域における低トルク脈動（ｐ−ｐで１％程度）が要求されるため、問題は深刻である。トルク脈動に対する対策として、一般によく用いられるのが、かまぼこ状の永久磁石を用いたり、固定子又は回転子のスキューを行っている。
【０００３】
特に、回転子鉄心の表面に永久磁石を貼付ける表面磁石式構造の回転子にスキューを行う技術が特許文献１，２に開示されている。特許文献１，２に開示された永久磁石式回転電機は、磁束分布の高調波を低減させるため、複数の永久磁石を、各回転子鉄心の磁石貼付け面上に互いに回転子の軸方向及び周方向にずらされて配置した構成になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０４４０７号公報
【特許文献２】特開２００８−４８４８１号公報
【特許文献３】特願２００８−１６１８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回転子のスキューを行う場合、複数の永久磁石を各回転子鉄心の磁石貼付け面上に互いに回転子の軸方向及び周方向にずらすため、磁石貼付け面も回転子の軸方向及び周方向にずらした形状となる。そのため、回転子鉄心が鋳鉄の場合、フライス加工による磁石貼付け面の切削が困難となる。また、回転子鉄心が電磁鋼板の場合、磁石のずれに合わせて電磁鋼板を回転させて積層、または複数のパターンの電磁鋼板を製作して、それを積層する。そのため、作業工程が増え、コスト上昇につながる。その例として特許文献１の永久磁石式回転電機は、フライス加工で鋳鉄の回転子鉄心の磁石貼付け面を、磁石のスキューに沿って、回転子の軸方向及び周方向に切削する。特に永久磁石の回転子鉄心側の面が平面状の場合、周方向及び軸方向に複数の矩形状の、複数の底面の溝を形成しなければならない。１つの溝を形成するために各々の底面をフライス加工するのは、切削加工に手間がかかりコスト上昇につながる。永久磁石式回転電機の開発において、トルク脈動は低減したいが、この課題が原因でスキューを実施できない場合が多々ある。
【０００６】
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、回転子鉄心の加工によるコスト上昇を抑え、トルク脈動を低減できる永久磁石式回転電機を提供することを目的とし、エレベータの巻上機に適用される永久磁石式回転電機のような、極めて厳しい低トルク脈動が要求されるものに適用されることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を達成するため、本発明の永久磁石式回転電機は、複数の固定子突極が径方向に突出した固定子鉄心と、互いに隣接する前記固定子突極の間に形成されたスロットに収納された固定子巻線とを備える固定子と、回転子鉄心と、この回転子鉄心の周方向に等間隔で回転子表面に配置された複数の永久磁石とを備える回転子を有する永久磁石式回転電機において、
回転子の軸方向と平行に永久磁石が配置され、回転子と固定子の間の空隙（ギャップ）中の磁気抵抗の周方向分布が回転子の軸方向に沿って変化することを特徴とするものである。
【０００８】
更に、本発明は永久磁石式回転電機において、回転子鉄心の永久磁石の貼付け面に、回転子鉄心を切削することによりできる溝を回転子の径方向に形成し、回転子と固定子の間の空隙（ギャップ）中の磁気抵抗の周方向分布が回転子の軸方向に沿って変化することを特徴とするものである。
【０００９】
更に、本発明は永久磁石式回転電機において、回転子の周方向の隣接する永久磁石の間の回転子鉄心に、磁性体の突起を回転子の径方向に形成することにより、回転子と固定子の間の空隙中の磁気抵抗の周方向分布が回転子の軸方向に沿って変化することを特徴とするものである。
【００１０】
更に、本発明は永久磁石式回転電機において、回転子の周方向の隣接する永久磁石の間の回転子鉄心に、回転子鉄心を切削することによりできる溝を回転子の径方向に形成することにより、回転子と固定子の間の空隙中の磁気抵抗の周方向分布が回転子の軸方向に沿って変化することを特徴とするものである。
【００１１】
更に、本発明は永久磁石式回転電機において、溝は、回転子の軸方向に対して斜めに形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
更に、本発明は永久磁石式回転電機において、溝として、回転子の軸方向に対して平行に、回転子の軸長より短く形成された２つの溝を有し、それぞれの溝の周方向位置が異なることを特徴とするものである。
【００１３】
更に、本発明は永久磁石式回転電機において、突起は、回転子の軸方向に対して斜めに形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
更に、本発明は永久磁石式回転電機において、突起は、回転子の軸方向に対して平行に回転子の軸長より短く形成された２つの突起よりなり、それぞれの突起の周方向位置が異なることを特徴とするものである。
【００１５】
更に、本発明は永久磁石式回転電機において、永久磁石の形状は、かまぼこ形状であることを特徴とするものである。
【００１６】
更に、本発明は永久磁石式回転電機において、永久磁石は、直方体形状であり、回転子が固定子の外周部に配置された外転型であり、固定子の突極の先端部，固定子の周方向の突起物がない全開スロットであり、永久磁石の数と固定子のスロット数との組み合わせは、永久磁石の数１０とスロット数１２を基本単位とすることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明はエレベータ装置において、前述の永久磁石式回転電機を用いることを特徴とするものである。
【００１８】
そして、本発明によれば、回転子と固定子の間の空隙（ギャップ）中の磁気抵抗の周方向分布が回転子の軸方向に沿って変化することにより（スキューと同じ原理）、トルク脈動を低減できる。
【００１９】
また、回転子鉄心の磁石貼付け面に配置された複数の永久磁石は、軸方向、及び周方向にずらさないため、磁石貼付け面の切削加工は回転子の軸方向に沿ってストレートであり、加工によるコスト上昇を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、回転子鉄心の加工によるコスト上昇を抑えながら、永久磁石式回転電機及びそれを用いたエレベータ装置において、トルク脈動の低減を実現したものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態の永久磁石式回転電機の構成を示す横断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の永久磁石式回転電機の回転子の構成を示す部分斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態において回転子鉄心と溝の構成を示す部分斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態において回転子鉄心の一部を固定子側から視た展開図である。
【図５】本発明の第１実施形態において図３とは別の形状の溝の構成を示す部分斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態において図５の回転子鉄心の一部を固定子側から視た展開図である。
【図７】本発明の第１実施形態において各溝の位置を回転子の周方向において各磁石中心に対し反対側に設けた場合の永久磁石式回転電機の構成を示す横断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態の永久磁石式回転電機の構成を示す横断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態の永久磁石式回転電機の回転子の構成を示す部分斜視図である。
【図１０】本発明の第２実施形態において回転子鉄心と突起の構成を示す部分斜視図である。
【図１１】本発明の第２実施形態において回転子鉄心の一部を固定子側から視た展開図である。
【図１２】本発明の第２実施形態において図８の各突起の位置を回転子の周方向において各磁石中心に対し反対側に設けた場合の永久磁石式回転電機の構成を示す横断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の永久磁石式回転電機の構成を示す横断面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態の永久磁石式回転電機の回転子の構成を示す部分斜視図である。
【図１５】本発明の第３実施形態において回転子鉄心と溝と突起の構成を示す部分斜視図である。
【図１６】本発明の第３実施形態において回転子鉄心の一部を固定子側から視た展開図である。
【図１７】本発明の第３実施形態において回転子鉄心が電磁鋼板で形成された場合の回転子鉄心の一部を固定子側から視た展開図である。
【図１８】本発明の第３実施形態において回転子鉄心を形成している電磁鋼板の横断面図（（ａ）を表面とすると（ｂ）は裏面を表す）。
【図１９】本発明の第４実施形態の永久磁石式回転電機の構成を示す横断面図である。
【図２０】本発明の第４実施形態において回転子鉄心に突起を形成した場合の永久磁石式回転電機の構成を示す横断面図である。
【図２１】本発明の第４実施形態において回転子鉄心に溝と突起を形成した場合の永久磁石式回転電機の構成を示す横断面図である。
【図２２】本発明の第４実施形態において回転子鉄心を形成している電磁鋼板の横断面図（（ａ）を表面とすると（ｂ）は裏面を表す）。
【図２３】本発明の第５実施形態のエレベータの巻上機の構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１実施形態）
図１の横断面図を用いて、本発明の第１実施形態である永久磁石式回転電機について説明する。
【００２３】
図１において、永久磁石式回転電機１０１は、円筒状の固定子１０２と、この固定子１０２の内周側に空隙１０９を介して対向配置されている円柱状の回転子１０３とを同軸状に備えた内転型の回転電機である。永久磁石式回転電機１０１は、固定子１０２が回転磁界を発生し、固定子１０２と回転子１０３との磁気的相互作用により回転子１０３が回転するように構成されている。
【００２４】
本実施形態は内転型の永久磁石式回転電機１０１を示しているが、本発明は外転型の永久磁石式回転電機も同様に実施することができる。なお、外転型の永久磁石式回転電機（図１９参照）は、内転型と同様に固定子と回転子を備えているが、固定子と回転子との対向配置が逆になっており、回転子が固定子の外周側に空隙を介して回転可能なように、固定子に対向配置されている。
【００２５】
固定子１０２は、径方向に設けられた複数の固定子突極１１２（「ティース部」という）を備えた固定子鉄心１０４と、隣接する固定子突極１１２の間に形成された固定子スロット１１３を用いて巻回された固定子巻線１０５と、を備えている。なお、固定子突極１１２はヨーク部（「コアバック部」という）１１１の内周面に沿って周方向に等間隔で配置されている。
【００２６】
固定子鉄心１０４は、円筒状のヨーク部１１１と、このヨーク部１１１の内周表面から径方向内側に突出し、ヨーク部１１１の内周面に沿って軸方向に延在する複数の固定子突極１１２と、固定子突極１１２の先端の周方向両側に形成された固定子突起物１１４とを備え、互いに隣接する固定子突極１１２の間に固定子スロット１１３が形成されている。
【００２７】
なお、固定子突極１１２は、周方向両側に形成された固定子突起物１１４を備えず、固定子スロット１１３を全開スロットとすることができる。なお、固定子突極の数は、相数３の倍数である１２に設定している。
【００２８】
固定子鉄心１０４は、板状の磁性部材（電磁鋼板）を打ち抜いて形成した複数の板状の成型部材を軸方向に積層することにより形成される。この積層構造により、渦電流損が低減し、発熱が減少する。
【００２９】
固定子突極１１２は、絶縁部材（図示省略した巻線ボビン）を介して固定子巻線１０５の対応する相巻線が集中的に巻回されている。この集中巻は、固定子突極１１２の４つの側面に対して巻線導体を複数巻回する巻線方式である。相巻線のコイルエンド部は、固定子鉄心１０４の軸方向両端から軸方向外側に突出している。固定子巻線１０５は各相巻線をＹ字状に結線するスター結線方式と、Δ状に結線するデルタ結線方式との何れを採用してもよい。固定子鉄心１０４は、固定子側の磁路を構成し、固定子巻線１０５は、通電により固定子突極１１２に磁束を発生させる。回転子鉄心１０７は、回転側の磁路として機能し、永久磁石１０６は、回転磁極として機能する。
【００３０】
回転子１０３は、外周部に周方向に沿って、等間隔の複数の磁石貼付け面１２１が軸方向に形成された円柱状の回転子鉄心１０７と、磁石貼付け面１２１に貼設されている、かまぼこ状の複数の永久磁石１０６と、回転子鉄心１０７の内周部にシャフト１０８とを備えている。この永久磁石は、周方向にＮ極とＳ極とが交互に貼設されており、その数は偶数個である８個である。
【００３１】
回転子鉄心１０７は、鋳鉄などの鋳物や電磁鋼板を軸方向に積層した積層鉄心（図１７，図１８）で形成され、シャフト１０８とは回転子鉄心１０７の内周側で結合される。永久磁石１０６は、永久磁石式回転電機の小型化，高効率化に寄与する希土類系磁石を用いて、Ｎ極とＳ極との磁極が径方向になるように配置されている。また、永久磁石１０６は、かまぼこ状に形成されており、回転子鉄心１０７の外周面に回転子鉄心１０７の磁石貼付け面１２１に接着剤を用いて貼設されている。なお、永久磁石１０６は、かまぼこ状の円弧部が回転子鉄心１０７の外周面よりも径方向外側に若干突出している。
【００３２】
本実施形態の回転子１０３について、図２から図７までを用いて詳細に説明する。
【００３３】
図２は、永久磁石式回転電機１０１の回転子１０３の構成を示す部分斜視図である。図３は図２の回転子鉄心１０７と溝１２２の構成を示す部分斜視図である。図４は、回転子１０３を固定子１０２側から径方向内側に視た部分展開図である。図５は、図３とは別の形状の溝１２２ａを形成した回転子鉄心１０７ａの構成を示す部分斜視図である。図６は、図５の回転子１０３を固定子１０２側から径方向内側を視た部分展開図である。図７は、図１の溝の位置を回転子の周方向において、各磁石の中心に対し反対側に設けた場合の永久磁石式回転電機１０１の構成を示す横断面図である。
【００３４】
回転子１０３は、回転子鉄心１０７の磁石貼付け面１２１上に、一枚の永久磁石１０６が軸方向に貼設され、磁石貼付け面１２１には溝１２２が形成されている（図２）。溝１２２は、回転子１０３の軸方向手前から奥に沿って連続に切削されている。その溝１２２は回転子１０３の軸方向の奥へ進むにつれ、回転子１０３の周方向へずれて形成されている（図３）。図４において、溝１２２の回転子周方向の幅Ｗd、磁石貼付け面１２１の周方向の幅をＷPMとすると、Ｗd，ＷPM、の関係は、
Ｗd＜ＷPM／２  ・・・・・・・・・・・・・・・（１）式
となっている（図４）。
【００３５】
このとき、空隙１０９中の磁気抵抗は溝１２２上で大きくなるため、磁気抵抗の周方向分布が軸方向に沿って変化し、トルク脈動を低減することができる。
【００３６】
溝１２２は、回転子軸方向にストレートに切削する方法もある（図５）。この場合、溝１２２は２つの溝よりなり、それぞれの周方向位置が異なる。溝１２２ａの軸方向の長さＬd、回転子鉄心１７ａの軸方向の長さをＬRTとすると、Ｌd，ＬRT、の関係は、
Ｌd＜ＬRT／２  ・・・・・・・・・・・・・・・（２）式
となっている（図６）。
【００３７】
図５は図３に比べ、回転子軸方向の磁気抵抗の変化が滑らかでないため、図３の構造ほどの効果は得られない。しかし、溝の切削が容易となるため、製造において有利となる。
【００３８】
図７に示すように、各溝１２２の位置を回転子の周方向において、各磁石の中心に対し反対側に設けた場合においても同等な効果が得られる。
【００３９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態である永久磁石式回転電機１０１ｂは、回転子１０３を除いて第１実施形態の永久磁石式回転電機１０１と同じ構成である（図８）。
【００４０】
本実施形態の回転子１０３について、図９から図１２までを用いて詳細に説明する。
【００４１】
図９は、永久磁石式回転電機１０１ｂの回転子１０３の構成を示す部分斜視図である。図１０は図９の回転子鉄心１０７と突起１２３の構成を示す部分斜視図である。図１１は、回転子１０３を固定子１０２側から径方向内側に視た部分展開図である。図１２は、図８の突起の位置を回転子の周方向において、各磁石の中心に対し反対側に設けた場合の永久磁石式回転電機１０１ｂの構成を示す横断面図である。
【００４２】
回転子１０３は、回転子鉄心１０７の磁石貼付け面１２１上に、一枚の永久磁石１０６が軸方向に貼設され、永久磁石１０６の回転子の周方向片側に磁性体の突起１２３を隣接させている（図９）。突起１２３は、回転子軸方向にストレートに延在する（図１０）。この場合、突起１２３の軸方向の長さＬp、回転子鉄心１０７の軸方向の長さをＬRTとすると、Ｌp，ＬRT、の関係は、
Ｌp＜ＬRT／２  ・・・・・・・・・・・・・・・（３）式
となっている（図１１）。
【００４３】
このとき、永久磁石１０６の端部では固定子に向かわずに突起１２３を通じて回転子に戻ってくる磁束が発生する。従って、磁気抵抗の周方向分布が軸方向に沿って変化し、トルク脈動を低減することができる。（さらに、突起１２３は、磁石の位置決めとなり、周方向へのずれを防止する。）
【００４４】
図１２に示すように、各突起１２３の位置を回転子の周方向において、各磁石の中心に対し反対側に設けた場合においても同等な効果が得られる。
【００４５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態である永久磁石式回転電機１０１ｃは、回転子１０３を除いて第１，２実施形態の永久磁石式回転電機１０１，１０１ｂと同じ構成である（図１３）。
【００４６】
本実施形態の回転子３について、図１４から図１６までを用いて詳細に説明する。
【００４７】
図１４は、永久磁石式回転電機１０１ｃの回転子１０３の構成を示す部分斜視図である。図１５は図１４の回転子鉄心１０７と溝１２２と突起１２３の構成を示す部分斜視図である。図１６は、回転子１０３を固定子１０２側から径方向内側に視た部分展開図である。
【００４８】
回転子１０３は、回転子鉄心１０７の磁石貼付け面１２１上に、一枚の永久磁石１０６が軸方向に貼設され、磁石貼付け面１２１には溝１２２が、永久磁石１０６の回転子の周方向片側に突起１２３を隣接させている（図１４）。溝１２２と突起１２３は、回転子軸方向にストレートに延在する（図１５）。この場合、溝１２２と突起１２３の軸方向の長さＬd，Ｌp、回転子鉄心１０７の軸方向の長さをＬRTとすると、Ｌd，Ｌp，ＬRT、の関係は（２），（３）式となっている（図１６）。
【００４９】
このとき、回転子の周方向において各磁石の中心に対し、溝１２２と同じ側に突起１２３を設けることで、空隙１０９中の磁気抵抗は溝１２２上で大きくなり、突起１２３は磁石端部の磁束を吸い寄せるため、従って、第１，２実施形態に比べ、磁気抵抗の周方向分布は軸方向に沿って大きく変化し、トルク脈動を低減する。
【００５０】
第１〜第３実施形態の永久磁石式回転電機１０１，１０１ｂ，１０１ｃにおいて、回転子鉄心１０７は鋳鉄などの鋳物や積層鉄心で形成するとした。ここでは第３実施形態の永久磁石式回転電機１０１ｃの回転子鉄心１０７が積層鋼板の場合について、図１７と図１８までを用いて詳細に説明する。
【００５１】
図１７は回転子鉄心１０７が電磁鋼板１２４で形成された場合の回転子鉄心１０７の一部を固定子１０２側から視た展開図である。図１８は図１７の回転子鉄心１０７を形成している電磁鋼板１２４の横断面図である。（ａ）図を表面とすると、（ｂ）図は裏面となる。
【００５２】
溝１２２と突起１２３の軸方向の長さＬd，Ｌp、回転子鉄心１０７の軸方向の長さＬRTの関係は次式を満たすものとする。
【００５３】
Ｌd＝Ｌp＝ＬRT／２  ・・・・・・・・・・・・・・・（４）式
【００５４】
上式より、図１７のＩの領域では図１８（ａ）の電磁鋼板を、IIの領域では図１８（ｂ）の電磁鋼板を回転子軸方向に積層していく。（ａ）と（ｂ）は表と裏の関係にあるため、一つのパターンの形状で回転子鉄心を製造することができ、コスト低減となる。
【００５５】
第１〜３実施形態では、永久磁石をかまぼこ形状とした。かまぼこ形状の永久磁石は、空隙中の磁束分布をより正弦波状に近づける効果があるため、トルク脈動をある程度低減することができる。本アイディアは、前記永久磁石で落とすことができなかったトルク脈動の次数を低減するために使用し、さらにトルク脈動を低減化する。
【００５６】
（第４実施形態）
図１９は、本発明の第４実施形態の回転子鉄心１０７に溝１２２を形成した場合の永久磁石式回転電機１０１ｄの構成を示す横断面図である。図２０は、回転子鉄心１０７に突起１２３を形成した場合の永久磁石式回転電機１０１ｅの構成を示す横断面図である。図２１は、回転子鉄心１０７に溝１２２と突起１２３を形成した場合の永久磁石式回転電機１０１ｆの構成を示す横断面図である。図２２は、回転子鉄心が電磁鋼板で形成された場合の電磁鋼板１２４の横断面図である。（ａ）図を表面とすると、（ｂ）図は裏面となる。
【００５７】
第４実施形態の永久磁石式回転電機１０１ｄ，１０１ｅ，１０１ｆは、永久磁石１０６がかまぼこ形状ではなく、直方体形状であることが特徴である。また、第１，２，３実施形態の永久磁石式回転電機１０１，１０１ｂ，１０１ｃは、内転型，外転型のどちらも適用可能であったが、この第４実施形態の永久磁石式回転電機１０１ｄ，１０１ｅ，１０１ｆは、外転型に限定される。
【００５８】
これは、外転型にすることで、固定子１０２と回転子１０３との間の空隙１０９中の磁束密度が正弦波により近づき、トルク脈動を低減する効果を有するからである。尚、〔特許文献３〕にその原理が記載されている。
【００５９】
また、直方体形状の永久磁石は、かまぼこ形状の永久磁石に比べて、加工数が少ないので、コスト低減につながる。逆に、内転型に直方体形状の永久磁石を適用すると、トルク脈動は上昇するため本実施形態は外転型に限られる。
【００６０】
また、図１９に示すように固定子突極１１２は、先端部に周方向の固定子突起物１１４がない全開スロットであることを特徴とする。これは、最大トルク領域では図１に示す固定子鉄心１０４の固定子突極１１２の先端の周方向の固定子突起物１１４は磁気飽和を起こし、トルク脈動の上昇の要因となるため、固定子突起物１１４を備えない全開スロットにすることで、最大トルク領域においてトルク脈動の上昇を防ぐ効果を有する。また、永久磁石１０６の数と固定子１０２の固定子スロット１１３の数との組み合わせは、永久磁石の数１０と固定子突極の数１２とを基本単位とする。
【００６１】
図１９の永久磁石式回転電機１０１ｄの回転子１０３は、回転子鉄心１０７の磁石貼付け面１２１上に、一枚の永久磁石１０６が軸方向に貼設され、磁石貼付け面１２１には第１実施形態の溝１２２が形成されている。
【００６２】
図２０の永久磁石式回転電機１０１ｅの回転子１０３は、回転子鉄心１０７の磁石貼付け面１２１上に、一枚の永久磁石１０６が軸方向に貼設され、永久磁石１０６の回転子の周方向片側には第２実施形態の突起１２３が形成されている。
【００６３】
図２１の永久磁石式回転電機１０１ｆの回転子１０３は、回転子鉄心１０７の磁石貼付け面１２１上に、一枚の永久磁石１０６が軸方向に貼設され、磁石貼付け面１２１と永久磁石１０６の回転子の周方向片側には第３実施形態の溝１２２と突起１２３が形成されている。
【００６４】
永久磁石式回転電機１０１ｆの回転子鉄心１０７が積層鋼板の場合、第３実施形態と同様に図１７のＩの領域では図２２（ａ）の電磁鋼板を、IIの領域では図２２（ｂ）の電磁鋼板を回転子軸方向に積層していく。（ａ）と（ｂ）は表と裏の関係にあるため、一つのパターンの形状で回転子鉄心を製造することができ、コスト低減となる。
【００６５】
第１から第４実施形態までの永久磁石式回転電機は、１枚ものの永久磁石を取り扱ってきたが、渦電流損低減のために回転子軸方向に複数分割した永久磁石についても同様に取り扱える。
【００６６】
（第５実施形態）
前記第４実施形態の永久磁石式回転電機１０１ｄ，１０１ｅ，１０１ｆをエレベータ装置に適用した場合の巻上機の構成について、図２３を用いて説明する。
【００６７】
図２３において、巻上機１３１は、永久磁石式回転電機と、永久磁石式回転電機が生み出す動力をロープに伝達するシーブ１３２と、回転子１０３に制動力を与えるブレーキ１３３と、シャフト１０８を支えるベアリング１３５と、これらを支えるハウジング１３４を備え、永久磁石式回転電機とシーブ１３２とが一体となって構成されている。なお、前記したように、永久磁石式回転電機は、固定子１０２と回転子１０３とシャフト１０８とエンコーダ１３６を備えている。また、ブレーキ１３３は、径の大きな回転子１０３を制動することができるので、シャフト１０８を制動する内転型よりも強い制動力を与えることができる。
【００６８】
本実施形態の永久磁石式回転電機をエレベータ装置の巻上機に適用することで、トルク時から最大トルク時までの幅広い領域における低トルク脈動（ｐ−ｐで１％程度）が可能となり、かごに伝わる振動、及びエレベータ機構の騒音の低減に寄与する。さらに、回転子鉄心１０７の磁石貼付け面１２１に配置された複数の永久磁石１０６は、軸方向、及び周方向にずれて配置しないため、磁石貼付け面１２１の切削加工は回転子１０３の軸方向に沿ってストレートにすることができ、コスト低減に寄与する。
【産業上の利用分野】
【００６９】
本発明は低トルク脈動が要求される永久磁石式回転電機に適用することが可能であり、更にはこれを用いたエレベータ装置等の応用機器に用いることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０１  永久磁石式回転電機
１０２  固定子
１０３  回転子
１０４  固定子鉄心
１０５  固定子巻線
１０６  永久磁石
１０７  回転子鉄心
１０８  シャフト
１０９  空隙
１１１  ヨーク部（コアバック）
１１２  固定子突極（ティース）
１１３  固定子スロット（スロット）
１１４  固定子突起物
１２１  磁石貼付け面
１２２  溝
１２３  突起
１２４  電磁鋼板
１３１  巻上機
１３２  シーブ
１３３  ブレーキ
１３４  ハウジング
１３５  ベアリング
１３６  エンコーダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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