(57)【要約】【課題】  本発明はトルクリプルを低減するために、回転子鉄心に設ける空隙部の位置、大きさを適正化して、トルクリプルの低減効果を向上させた回転電機システムを提供することにある。【解決手段】  上記目的を達成するために、本発明の回転電機は、内側に回転子を設け外側に固定子を設けたものであって、前記回転子は、回転軸となるシャフトと、該シャフトの外周に固定した略円管状の回転子鉄心と、該回転子鉄心の外周面に周方向に並べて配置した複数の永久磁石と、を有するものであり、前記回転子鉄心には、該永久磁石の両端面を挟持する位置に、外側に向けて突出した一対の凸部と、該永久磁石の両端部と対向する位置に、内側に向けて切り欠いた一対の凹部または前記回転子鉄心の内部に設けた一対の空孔と、を有しており、前記凸部の幅Ｔと前記凹部または前記空孔の幅Ｗは、幅Ｗ  ＜  幅Ｔ  を満たすものとした。【選択図】  図２
2019187164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に回転子を設け外側に固定子を設けた回転電機であって、
前記回転子は、
回転軸となるシャフトと、
該シャフトの外周に固定した略円管状の回転子鉄心と、
該回転子鉄心の外周面に周方向に並べて配置した複数の永久磁石と、
を有するものであり、
前記回転子鉄心には、
該永久磁石の両端面を挟持する位置に、外側に向けて突出した一対の凸部と、
該永久磁石の両端部と対向する位置に、内側に向けて切り欠いた一対の凹部または前記回転子鉄心の内部に設けた一対の空孔と、
を有しており、
前記凸部の幅Ｔと前記凹部または前記空孔の幅Ｗは、次式を満たすことを特徴とする回転電機。
幅Ｗ  ＜  幅Ｔ
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記凸部の幅Ｔと前記凹部または前記空孔の幅Ｗは、次式を満たすことを特徴とする回転電機。
０．２５  ×  幅Ｔ  ＜  幅Ｗ  ＜  幅Ｔ
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転電機において、
前記凸部の周方向端面は、前記回転子の回転中心と前記永久磁石の磁極中心を結んだｄ軸と平行であることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の回転電機において、
前記凸部の外径方向の突出量Ｒｈと前記永久磁石の厚さＭｈは、次式を満たすことを特徴とする回転電機。
Ｒｈ  ≦  ０．５  ×  Ｍｈ
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の回転電機において、
前記永久磁石の外径を非磁性材料で覆ったことを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の回転電機において、
前記固定子は、
円環状のコアバックと、
該コアバックの内周側に周方向に並べて設けた複数のティースと、
該ティースに電線を巻き回して形成したコイルと、
前記コイルより内周側に設けられ、隣接するティース同士を周方向に接続する磁性材料のティース連結材と、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の回転電機において、
前記回転子鉄心を鋳物により成型したことを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の回転電機において、
前記永久磁石の軸方向長さより、前記固定子の固定子鉄心の軸方向長さを長くしたことを特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の回転電機において、
前記永久磁石は、平板状のものであることを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の何れか一項に記載の回転電機において、
前記回転子の内部に、冷却風を通すダクトを設けたことを特徴とする回転電機。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の回転電機において、
前記一対の凸部と、前記一対の凹部または前記一対の空孔とは、前記永久磁石ごとに設けられていることを特徴とする回転電機。
【請求項１２】
エレベーターの主索を巻き掛けるシーブを備える巻上げ機と、前記シーブに接続した回転電機と、を備え、
前記回転電機は、請求項１から１１の何れか一項に記載の回転電機であることを特徴とするエレベーター巻上げシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベーターの巻上げ機としての利用に適した回転電機、及び、これを用いたエレベーター巻上げ機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベーターの巻上げ用の回転電機としては、従来、誘導電動機が用いられることが多かったが、近年は、永久磁石の低価格化や高性能なインバータの普及により、小型軽量化、高効率化により適した永久磁石式回転電機を採用する気運が高まっている。
【０００３】
ここで、車や電車と同様に、人が搭乗するエレベーターには、快適な乗り心地が求められているが、永久磁石式回転電機で発生するトルクリプルは乗り心地悪化を招く一因となっている。また、高速、大質量型のエレベーター巻上げシステムのように、回転電機とギアが接続される場合には、トルクリプルはギアの信頼性低下の一因となる。従って、エレベーターの乗り心地向上や、ギアの信頼性向上のためには、永久磁石式回転電機のトルクリプルの低減が必要となる。そして、永久磁石式回転電機のトルクリプルを低減するため、様々な回転電機構造が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、回転子の永久磁石を円弧状にしてロータコアの表面に配置し、永久磁石内周面とロータコア外周面が、磁極中心付近で密着し、磁極境界付近で隙間を設けた回転子構造としている。
【０００５】
また、特許文献２では、回転子鉄心の永久磁石を貼り付ける面に、回転子鉄心に溝を径方向に設け、軸方向に沿って変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−８３９２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、円弧状磁石をロータコア外周面に配置するとともに、円弧状磁石の両端部の内径側のロータコアに隙間を設けている。これにより、磁石中央部の磁束密度を高くし、磁極間部の磁束密度を低くし、滑らかな回転力を得ている。しかしながら、この隙間を過度に大きくすれば、磁石背面の磁気抵抗が大きくなり、磁石磁束が流れにくくなって、結果的にトルクを低下させるとも考えられるが、特許文献１ではこの問題は十分に考慮されていない。
【０００８】
また、特許文献２では、磁石の片端部に溝を設け、その溝は磁石の反対側端部に向かって、軸方向に変化させることで、トルクリプルを低減している。しかしながら、この溝の形成の場合、同文献の図４などから明らかなように、軸方向の中心付近に位置する溝は磁石中央部を経由することになる。これは上述したように、磁石中央部の磁束密度を下げることに繋がるため、トルクリプルの低減効果はあまり期待できない。
【０００９】
トルクリプルを低減するには回転子と固定子の間のギャップ磁束密度を正弦波状に近づけることが有効である。この実現には、上述した特許文献のように、隙間、溝等の空隙部を設けることが重要であるが、両特許文献が開示する、隙間等の位置、大きさには更なる改善の余地が残されている。
【００１０】
本発明は、両特許文献の問題点を踏まえ、回転子鉄心に設ける空隙部の位置と大きさをより適正化することで、トルクの大きさの維持と、トルクリプルの抑制を両立させた永久磁石式回転電機、および、それを用いたエレベーター巻上げシステム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】
上記目的を達成するために、本発明の回転電機は、内側に回転子を設け外側に固定子を設けたものであって、前記回転子は、回転軸となるシャフトと、該シャフトの外周に固定した略円管状の回転子鉄心と、該回転子鉄心の外周面に周方向に並べて配置した複数の永久磁石と、を有するものであり、前記回転子鉄心には、該永久磁石の両端面を挟持する位置に、外側に向けて突出した一対の凸部と、該永久磁石の両端部と対向する位置に、内側に向けて切り欠いた一対の凹部または前記回転子鉄心の内部に設けた一対の空孔と、を有しており、前記凸部の幅Ｔと前記凹部または前記空孔の幅Ｗは、幅Ｗ  ＜  幅Ｔ  を満たすものとした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の永久磁石式回転電機によれば、必要トルクを維持しつつ、トルクリプルを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の回転電機の１／４断面図。
【図２】実施例１の回転子の外周部の拡大図。
【図３】実施例１の空隙の形状とトルク、トルクリプルの関係を示すグラフ。
【図４】実施例１の永久磁石の形状を示す概略図。
【図５Ａ】実施例１の変形例の回転電機の１／４断面図。
【図５Ｂ】実施例１の変形例の回転電機の１／４断面図。
【図６】実施例２の回転子の外周部の拡大図。
【図７】実施例３の回転子の外周部の拡大図。
【図８】実施例３の周り留め部の形状とトルクリプルの関係を示すグラフ。
【図９】実施例４の回転子の外周部の拡大図。
【図１０】実施例５の回転子と固定子の境界の拡大図。
【図１１】実施例５の固定子鉄心と楔における磁場と磁束密度の関係を示すグラフ。
【図１２】実施例６の回転電機の断面図。
【図１３】実施例６の回転電機の形状とトルクリプルの関係を示すグラフ。
【図１４Ａ】実施例７のエレベーター巻上げシステムの断面図。
【図１４Ｂ】実施例７のエレベーター巻上げシステムの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いながら本発明の詳細を説明する。なお、各図において同一部分は同じ番号を付与している。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１の回転電機１００における、回転子１と固定子２の１／４断面図である。ここに例示する回転電機１００は、５６極の回転子１を内側に設け、７２スロットの固定子２を外側に設け、さらに、両者間に所定のギャップ７を設けた集中巻線方式の永久磁石式回転電機である。なお、この回転電機１００は、主にエレベーターの巻上げ機用に使用される、出力が数百ｋＷ、回転速度が数百[min-1]クラスの高速・大荷重用のものを想定しているが、回転子１の極数、固定子２のスロット数、巻線方式、出力、回転速度、用途は上記の例に限定されるものではない。
【００１６】
ここに示すように、略円柱状の回転子１は、回転軸となるシャフト８と、この外周側に固定した略円管状の回転子鉄心３と、この外周面に極性を交互に変えながら周方向に並べて配置した複数の永久磁石５で構成される。また、略円管状の固定子２は、略円管状の固定子鉄心４と、固定子鉄心４の内周側に配置された複数のコイル６で構成される。この固定子鉄心４は、更に詳細には、円管状のコアバック４ａと、コアバック４ａの内周側に周方向に並べて設けられる複数のティース４ｂと、ティース４ｂ間に形成された空間である複数のスロット４ｃで構成されており、ティース４ｂに電線を巻き回すことで各々のスロット４ｃ内にコイル６を形成している。なお、回転子鉄心３や固定子鉄心４は、プレス加工した電磁鋼板を積層して成型したものでも良いし、鋳物で一体に成型したものであっても良い。
【００１７】
図２の左図は、回転子１の外周面の２極分の拡大図である。ここに示すように、回転子１は、回転子鉄心３の外周面に平板状の永久磁石５を固定した表面磁石型回転子である。また、回転子鉄心３の外周面には、各々の永久磁石５の両端部と対向する位置に、内側に向けて切り欠いた一対の空隙９（「凹部」とも言う）を設けるとともに、各々の永久磁石５の両端面を挟持する位置に、外側に向けて突出した一対の周り留め部１０（「凸部」とも言う）を設けている。この周り留め部１０は、永久磁石５の周方向端面と面接触することで、永久磁石５が周方向にずれないようにするものである。なお、本実施例のように、平板状の永久磁石５を用いる場合、周り留め部１０の周方向の端面を、回転子１の回転中心と永久磁石５の磁極中心を結んだｄ軸１１と略平行にすれば（すなわち、周り留め部１０を放射状の形状とすれば）、永久磁石５と周り留め部１０の両方の周方向端面を面接触させることができ、永久磁石５を強固に固定することができる。なお、図２では永久磁石５ごとに一対の凹部が設けられている例を示したが、少なくとも一つの永久磁石に一対の凹部が設けられていればよく、各永久磁石ごとにこれらが設けられていなくてもよい。なお、永久磁石ごとに一対の凹部、凸部が設けられている方が、トルクリプル低減効果をより高めることが可能である。
【００１８】
図２の右図は、周り留め部１０の近傍の更なる拡大図である。図２の左図のように空隙９と周り留め部１０を配置した場合、周り留め部１０は一対の空隙９に挟まれることになる。右側の空隙９を例に、空隙９と周り留め部１０の関係を説明すると、空隙９の左側の周方向端面は周り留め部１０の右側の周方向端面と平面を構成するように形成されており、また、空隙９の右側の周方向端面は周り留め部１０の右側の周方向端面（すなわち、空隙９の左側の周方向端面）と平行に形成されている。上述したように、周り留め部１０の周方向端面はｄ軸１１と平行に形成されているため、空隙９の周方向端面は何れも、ｄ軸１１とも平行に形成されることになる。
【００１９】
ここで、図３を用いて、空隙９の周方向の幅Ｗと周り留め部１０の周方向の幅Ｔの比（以下、「Ｗ／Ｔ比」と称する）と、回転電機１００のトルク、トルクリプルの関係について説明する。なお、空隙９の幅Ｗとは、図２の右図に示すように、周り留め部１０の周方向端面を基準位置としたとき、空隙９をｄ軸１１方向に広げた周方向の長さである。
【００２０】
図３において、横軸はＷ／Ｔ比であり、縦軸はＷ／Ｔ比が０のとき（空隙９が無い場合）の値を１とした、回転電機１００のトルク（右側縦軸）とトルクリプル（左側縦軸）の規格化値である。同図から明らかなように、Ｗ／Ｔ比を０から徐々に大きくしていくと、実線で示すトルクリプルは急減し、０．２５近傍を超えた後は最小値を維持する。このため、トルクリプルを抑制するには、Ｗ／Ｔ比が０．２５を超えるように（すなわち、下記の式１を満たすように）、空隙９の幅Ｗを大きくする必要がある。
【００２１】
０．２５  ×  幅Ｔ  ＜  幅Ｗ    …  （式１）
一方、Ｗ／Ｔ比を０から徐々に大きくしていくと、二点鎖線で示すトルクは、０〜１の範囲では僅かに減少しつつも概ね所望の大きさを維持できるが、Ｗ／Ｔ比が１より大きくなると、空隙９が無い状態（Ｗ／Ｔ比＝０）でのトルク値から大きく乖離してしまう。このため、トルクを維持するには、Ｗ／Ｔ比が１未満となるように（すなわち、下記の式２を満たすように）、空隙９の幅Ｗを小さくすることが望ましい。
【００２２】
幅Ｗ  ＜  幅Ｔ    …  （式２）
なお、Ｗ／Ｔ比が１以上の場合に、図３にて二点鎖線で示すトルクが急減するのは、極間部まわりの磁気抵抗のバランスが悪化するためである。上述の式２を満たす範囲であれば、永久磁石５の周方向端部磁束はギャップ７を介さず、漏れ磁束として周り留め部１０に直接流れる状態となるが、周り留め部１０の面積も小さいことから、磁石の漏れ磁束により常に磁束飽和状態（磁気抵抗が空気に近い状態）となるため、空隙９を設けた構成であっても空隙９が無い場合と略等しいトルクを維持することができる。一方、空隙９の幅Ｗを極度に広げ上述の式２を満たさない状態となると、周り留め部１０の磁気抵抗よりも空隙９の磁気抵抗が大きくなるため、磁石磁束の流れが空隙９によって阻害され、その結果として回転電機１００のトルクが大幅に低下する状態となる。
【００２３】
このように、空隙９の幅Ｗと周り留め部１０の幅Ｔの大小関係は、極間部まわりの磁気抵抗のバランスや、トルクの大きさに密接に関係しているため、空隙９と周り留め部１０の位置と大きさを適切に設定することは、トルクリプルの低減とトルクの維持を両立するには非常に重要である。すなわち、トルクリプルの抑制とトルクの維持を両立させるには、式１、式２を合わせた、下記の式３を満たす範囲で、空隙９の幅Ｗを設定することが望ましい。
【００２４】
０．２５  ×  幅Ｔ  ＜  幅Ｗ  ＜  幅Ｔ    …  （式３）
なお、図３に示す特性は、永久磁石５として平板状のものを用いた回転電機１００の例であるが、トルクリプルを低減するための表面磁石型回転子には、上述した特許文献のようにＤ形永久磁石１２や瓦形永久磁石１３を用いる場合もある。
【００２５】
図４は、（ａ）平板状の永久磁石５、（ｂ）Ｄ形永久磁石１２、（ｃ）瓦形永久磁石１３、夫々の磁束分布を示すものである。ここに示す磁束分布の違いは、そのまま夫々の磁石を回転子１に用いた場合のギャップ７の磁束密度分布の違いとなって現れる。例えば、Ｄ形永久磁石１２や瓦形永久磁石１３を利用する場合、Ｄ形あるいは瓦形の磁石形状がそのまま磁束密度分布に現れ、磁石の中心の磁束密度が最も高くなる。一般的に、トルクリプルはギャップ７の磁束密度分布を正弦波に近づけることで低減できるため、Ｄ形永久磁石１２や瓦形永久磁石１３を利用できれば、磁石形状そのものでトルクリプルを簡単に低減できる。言い換えれば、磁石形状と寸法を適切に設定することでもトルクリプルを抑制できるとも言える。
【００２６】
一方、平板状の永久磁石５を利用する場合は、図４（ａ）に示した通り、磁石の中心から端部までの磁束密度分布は一様であるため、Ｄ形や瓦形の磁石を用いる場合とは異なり、磁石形状を利用するだけでは、磁石の中心の磁束密度を高めることができず、ギャップ７の磁束密度分布を正弦波に近づけることはできない。
【００２７】
しかしながら、本実施例では、図２に示したように、永久磁石５の両端部と対向する位置に適切な大きさの一対の空隙９を設けることで、ギャップ７の磁束密度を正弦波状に近づけることができ、図３に示したように、トルクリプルを低減できる。すなわち、本実施例の構成によれば、平板状の永久磁石５を利用する場合であっても、Ｄ形永久磁石１２や瓦形永久磁石１３を利用した時と同様に、トルクリプルの低減効果を得ることができる。
【００２８】
ここで、Ｄ形永久磁石１２や瓦形永久磁石１３は平板磁石よりも高価であることに加え、それらを装着する回転子鉄心３は平板磁石を装着するものに比べ複雑な表面形状とする必要がある。この結果、Ｄ形永久磁石１２や瓦形永久磁石１３を利用する場合は、平板磁石を利用する場合に比べ、回転電機１００の組み立てに必要な工数やコストも増加することになる。
【００２９】
一方、安価な平板状の永久磁石５を利用する際に、上述の式３を満たす空隙９と周り留め部１０を設ければ、製造コストを抑制しつつ、Ｄ形永久磁石１２や瓦形永久磁石１３を用いたと同様にトルクリプルを低減した回転電機１００を安価に提供することができる。
【００３０】
また、図１に例示する５６極の回転子１のように、多極の表面磁石型回転子においては、平板状の永久磁石５を適用しやすい。例えば、４極、６極等の少極数の回転子に平板磁石を適用すると、回転子の断面形状は四角形や六角形になるため回転したときに磁束密度分布の緩急が強くなりトルクリプルが増加するという問題が生じるため、Ｄ形永久磁石１２や瓦形永久磁石１３を適用することでトルクリプルを抑制するのが一般的である。一方、回転子の極数が十分に多い場合は、平板磁石を適用しても回転子外径が略円形状になるため、多極の回転子と平板磁石の組合せはトルクリプル抑制の効果面からは相性が良いものと言える。
【００３１】
さらに、本実施例のように空隙９を形成する開始位置を周り留め部１０の周方向端面にすることで、永久磁石５の角部の逃げにもなる。通常、回転子鉄心３を電磁鋼板のプレス加工や鋳物により形成する場合、角部に曲線部を設ける必要がある。本実施例のように空隙９を設ければ、トルクリプルを低減しつつ、永久磁石５と回転子鉄心３が干渉しないための無駄なクリアランスを設けずに永久磁石５を周方向で固定することができる。よって、回転子鉄心３を電磁鋼板だけでなく、鋳物により成形しても良い。回転子鉄心３を鋳物にすることで、電磁鋼板にくらべ組立て工数をも抑えられるため、更なるコスト低減効果が期待できる。
【００３２】
次に、図５Ａ、図５Ｂを用いて、本実施例の変形例を説明する。これらの変形例は、図１に例示した回転電機１００の回転子１に冷却用のアキシャルダクト１４を付加したものである。図５Ａでは、幅を狭めた回転子鉄心３とシャフト８を放射状に配置したバー１５で連結することで、回転子鉄心３とシャフト８の間に、冷却風を流すためのアキシャルダクト１４を形成した。この構成により、回転子鉄心３の回転子強度を確保しつつ、軽量化することができる。また、図５Ｂでは、回転子鉄心３に直接、複数個のアキシャルダクト１４を設けている。この構成により、冷却したい部分に効果的に冷却風を流すことができる。なお、アキシャルダクト１４を設ける径方向位置は永久磁石５や空隙９に近接しすぎると、上記で示したトルクリプルの低減効果が得られなくなるので、アキシャルダクト１４を設ける位置を永久磁石５の最外径を基準としたときの７０％以内に留めることが好ましい。
【実施例２】
【００３３】
次に、図６を用いて、本発明の実施例２の回転電機１００を説明する。なお、実施例１との共通点は重複説明を省略する。
【００３４】
図６は、実施例２の回転電機における回転子１の２極分の断面図である。本実施例では、図６に示すように、空孔１６を永久磁石５の内径側に設けている。実施例１との違いは空孔１６と永久磁石５との間に、回転子鉄心３を介している点である。
【００３５】
このように、永久磁石５から、径方向内側に離した位置に空孔１６を設けても、実施例１と同様の効果を得られる。回転子鉄心３を電磁鋼板にて構成する場合、プレス加工にて周り留め部１０を形成する。この時、周り留め部１０の周方向幅が極端に短い場合、プレス加工による影響でねじれや歪みが生じるおそれがあり、また、実施例１の空隙９を内径方向側に伸ばしていくと、周り留め部１０の付け根は細くなるため、周り留め部１０の強度も低下するおそれがある。
【００３６】
これに対し、本実施例のように、空孔１６と永久磁石５との間に、回転子鉄心３を介すことで、実施例１と同等の効果を実現できることに加え、周り留め部１０の加工精度と強度を確保することができるという効果も得ることができる。なお、本実施例では永久磁石５ごとに一対の空孔１６が設けられている例を示したが、少なくとも一つの永久磁石に一対の空孔１６が設けられていればよく、各永久磁石ごとにこれらが設けられていなくてもよい。なお、永久磁石ごとに一対の空孔１６が設けられている方が、トルクリプル低減効果をより高めることが可能である。
【実施例３】
【００３７】
次に、図７、図８を用いて、本発明の実施例３の回転電機１００を説明する。なお、上述の実施例との共通点は重複説明を省略する。
【００３８】
図７は、実施例３の回転電機１００における回転子１の磁極間の拡大図であり、永久磁石５の厚さＭｈと周り留め部１０の突出量Ｒｈに相当する箇所を示している。
【００３９】
また、図８は、図７に示した突出量Ｒｈと厚さＭｈの比（以下「Ｒｈ／Ｍｈ」と称する）と、Ｒｈ／Ｍｈが１のときのトルクリプルを１とした規格化値との関係を示している。この図から、Ｒｈ／Ｍｈを小さくするとトルクリプルが低減する傾向を読み取ることができ、特に、Ｒｈ／Ｍｈが０．５以下の領域では、トルクリプルが最小値となることが分かる。
【００４０】
ここで、永久磁石５の厚さＭｈが一定である場合、Ｒｈ／Ｍｈを小さくすることと、周り留め部１０の突出量Ｒｈを小さくすることは等価であるので、図８は、周り留め部１０の突出量Ｒｈを小さくすればトルクリプルを抑制できることを示していると理解することができる。このような効果が得られるのは、周り留め部１０の突出量が小さくなることで、永久磁石間の鉄の量が減るため、永久磁石５の漏れ磁束が低減し、トルクリプルも小さくなるからである。
【００４１】
以上で説明したように、周り留め部１０の突出量Ｒｈを、永久磁石５の厚さＭｈより小さくした本実施例の構成により、実施例１等の構成に比べても、トルクリプルを更に低減することができる。
【実施例４】
【００４２】
次に、図９を用いて、本発明の実施例４の回転電機１００を説明する。なお、上述の実施例との共通点は重複説明を省略する。
【００４３】
図９は、実施例４の回転電機１００における回転子１の２極分の断面図である。ここに示すように、本実施例では回転子１の外径を、非磁性材料１７で覆っている。この非磁性材料１７は、ステンレス、アルミニウム、銅等の非磁性金属であっても良いし、プラスチック、炭素繊維等の非金属材料であっても良い。
【００４４】
このように、回転子１の外径を非磁性材料１７で覆うことで、実施例１等で述べた効果に加え、仮に永久磁石５が破損しても非磁性材料１７で覆った内側に破片は留まるため、飛散も防止できる。飛散を防止できれば、ギャップ７に破片が挟まり、固定子２を損傷することを防止できる。また、非磁性材料１７と回転子１の間にできた空間１８を樹脂等で充填すると、永久磁石５を更に固定できて破損時の飛散を抑えられる。
【実施例５】
【００４５】
次に、図１０、図１１を用いて、本発明の実施例５の回転電機１００を説明する。なお、上述の実施例との共通点は重複説明を省略する。
【００４６】
図１０は、実施例５の回転電機１００における固定子２の２スロット分の断面図となる。ここに示すように、固定子２には周方向にスロット４ｃが形成され、スロット４ｃにコイル６が配置されており、更にコイル６の内径側にティース連結材としての楔１９が取り付けられている。この楔１９を設けることで、コイル６がギャップ７に脱落するのを防止できることに加え、トルクリプルを低減することもできる。
【００４７】
図１１に、固定子鉄心４と楔１９の夫々の磁気特性を示す。ここに示すように、本実施例の楔１９は磁性材料ではあるが、固定子鉄心４よりも磁気特性が悪い材料である。このような磁気特性の悪い楔１９を用いることでトルクリプルを低減できる理由は、固定子鉄心４と同等の磁気特性の楔１９を用いる場合、スロット４ｃの間の漏れ磁束が多くなり、逆にトルクリプルが悪化するが、磁気特性の悪い楔１９を用いることで、スロット４ｃ間に適度に磁束を漏れさせ、トルクリプルを低減することができるからである。
【実施例６】
【００４８】
次に、図１２、図１３を用いて、本発明の実施例６の回転電機１００を説明する。なお、上述の実施例との共通点は重複説明を省略する。
【００４９】
図１２は、実施例６の回転電機１００における回転子１、固定子２の軸方向端部断面図である。ここに示すように、本実施例では、回転子１の永久磁石５の軸方向長さＬmagよりも、固定子鉄心４の軸方向長さＬstを長くしている。
【００５０】
図１３は、長さＬstと長さＬmagの比Ｌst／Ｌmagと、トルクリプルの規格化値の関係を示したものである。なお、同図の縦軸は、Ｌst／Ｌmagが１の時のトルクリプルを１に規格化したものである。同図から、Ｌst／Ｌmagを大きくすると、トルクリプルを低減できることが分かる。これは、永久磁石５の長さＬmagよりも固定子鉄心４の軸方向の長さＬstが長くなることで、固定子鉄心４の軸方向端部の漏れ磁束が低減するため、トルクリプルも低減するからである。
【実施例７】
【００５１】
次に、図１４Ａ、図１４Ｂを用いて、本発明の実施例７のエレベーター巻上げシステムを説明する。なお、上述の実施例との共通点は重複説明を省略する。
【００５２】
図１４Ａは、本実施例のエレベーター巻上げ機システムの一例であり、実施例１から実施例６の何れかの回転電機１００と、エレベーターの主索を巻き掛けるシーブ２０を、カップリング２１を介して直結して駆動するものである。図１４Ａでは、回転電機１００として、シャフト８の両端を軸受２２で支持する構成をとっている。
【００５３】
一方、図１４Ｂも、本実施例のエレベーター巻上げ機システムの一例であり、実施例１から実施例６の何れかの回転電機１００と、シーブ２０を、カップリング２１を介して直結して駆動するものである。図１４Ａでは、シャフト８の両端に軸受２２を設置したが、図１４Ｂでは、カップリング２１側の軸受２２を省略している。つまり、回転電機１００のシャフト８をシーブ２０で支持する構造となる。このようにすることで、エレベーター用の巻上げ機システムの軸方向の長さを縮小できる。また、軸受２２を無くすことができるため、回転電機１００の部品数を低減する効果も得られる。
【符号の説明】
【００５４】
１  回転子、
２  固定子、
３  回転子鉄心、
４  固定子鉄心、
４ａ  コアバック、
４ｂ  ティース、
４ｃ  スロット、
５  永久磁石、
６  コイル、
７  ギャップ、
８  シャフト、
９  空隙、
１０  周り留め部、
１１  ｄ軸、
１２  Ｄ形永久磁石、
１３  瓦形永久磁石、
１４  アキシャルダクト、
１５  バー、
１６  空孔、
１７  非磁性材料、
１８  空間、
１９  楔、
２０  シーブ、
２１  カップリング、
２２  軸受、
１００  回転電機、
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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