(57)【要約】【課題】アウターロータ型の集中巻モータを用いる薄形巻上機を薄形化する。【解決手段】エレベータ用巻上機は、筐体と、主軸と、軸受ハウジングと、軸受ハウジングと一体にされた綱車と、綱車と一体に回転し、綱車よりも大径かつ円筒状のブレーキドラムと、筐体に固定されたブレーキドラムの外周面を制動するためのブレーキ装置と、ブレーキドラムの内周面に構成された永久磁石式モータのモータ回転子と、永久磁石式モータの回転子に対して内側の径方向に対向配置され、筐体に固定されたモータ固定子と、モータ固定子に固定された複数の固定子巻線と、を備え、筐体の内部は、モータ回転子およびブレーキドラムの外径よりも大きな有底凹形状を有し、筐体の外周部がモータ回転子およびブレーキドラムの外周面を覆って形成され、固定子巻線の渡り線を、ブレーキドラムおよびモータ回転子の側面方向、かつ、筐体の有底凹形状の底部外周側に固定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線が集中巻であるエレベータ用巻上機であって、
エレベータの懸垂荷重を支持する筐体と、
前記筐体に一端が片持ち固定支持された主軸と、
前記主軸の他端に固定された軸受を介して回転自在に取付けられた軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングと一体にされた綱車と、
前記綱車と一体に回転し、前記綱車よりも大径かつ円筒状のブレーキドラムと、
前記筐体に固定された前記ブレーキドラムの外周面を制動するためのブレーキ装置と、
前記ブレーキドラムの内周面に構成された永久磁石式モータのモータ回転子と、
前記永久磁石式モータの回転子に対して内側の径方向に対向配置され、前記筐体に固定されたモータ固定子と、
前記モータ固定子に固定された複数の固定子巻線と、
を備え、
前記筐体の内部は、前記モータ回転子および前記ブレーキドラムの外径よりも大きな有底凹形状を有し、前記筐体の外周部が前記モータ回転子および前記ブレーキドラムの外周面を覆って形成され、前記固定子巻線の渡り線を、前記ブレーキドラムおよび前記モータ回転子の側面方向、かつ、前記筐体の有底凹形状の底部外周側に固定される
ことを特徴とする、エレベータ用巻上機。
【請求項２】
前記筐体には、口出し線を前記エレベータ用巻上機の外部に出すための穴または切り欠きが設けられ、当該穴または切り欠きは、前記筐体の上端または下端部から内周側に向かって口出し線に繋がるように設けられ、前記固定子巻線の渡り線と接続された口出し線が、当該穴または切り欠き穴を通って、前記エレベータ用巻上機の外部に引き出されている
ことを特徴とする、請求項１に記載のエレベータ用巻上機。
【請求項３】
前記固定子巻線の巻き始めと巻き終りが外周側である
ことを特徴とする、請求項１に記載のエレベータ用巻上機。
【請求項４】
前記固定子巻線の渡り線は、断面形状がコの字型で円環形状の渡り線固定部材に設置され、前記渡り線固定部材のコの字型部の底部に、前記筐体の穴または切り欠き穴と隣り合うように、口出し線を通すための穴が設けられている
ことを特徴とする、請求項２に記載のエレベータ用巻上機。
【請求項５】
前記固定子巻線の渡り線と前記渡り線固定部材は、周方向に断続的に糸縛りで固定され、前記渡り線固定部材には、固定糸を通すための凹みが設けられている
ことを特徴とする、請求項４に記載のエレベータ用巻上機。
【請求項６】
軸方向に対して、前記モータ回転子の反綱車側の端面と前記モータ固定子の反綱車側の端面が同一面である
ことを特徴とする、請求項１に記載のエレベータ用巻上機。
【請求項７】
前記ブレーキドラムの外周部の径方向の肉厚が、前記モータ回転子または永久磁石の径方向の厚さより大きい
ことを特徴とする、請求項１に記載のエレベータ用巻上機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータ用巻上機に関し、機械室レスエレベータを駆動するエレベータ用巻上機に適用して好適なるものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エレベータの乗りかごを上下に昇降させるための巻上機やモータの制御装置、あるいは乗りかごが過速した際の非常制動に使われる調速機などは、建物最上部に設けられた機械室に設置されている。しかし、乗りかごの昇降速度が比較的遅いエレベータにおいては、機械室を設けない、いわゆる機械室レスエレベータも普及している。
【０００３】
機械室レスエレベータの場合、従来、機械室に設置されていた全機器を昇降路内に設置しているのと同様に、巻上機も昇降路内に設置される。巻上機を昇降路内に設置する形態は種々あり、例えば昇降路の最下部または最上部で乗りかご断面と、巻上機の一部または全てが重なるように巻上機を設置するもの、あるいは昇降路の高さ方向の中間部で、乗りかごと昇降路壁の隙間に巻上機を設置するもの等がある。通常、乗りかごと昇降路壁の隙間は数百ｍｍ程度である。このため、その隙間に巻上機を設置するために、扁平形状の巻上機が必要となり、いわゆる薄形巻上機が使用される。
【０００４】
図１に、薄形巻上機を使用する機械室レスエレベータの昇降路断面の模式図、図２に、昇降路側面の模式図を示す。図に示すように、薄型巻上機１は昇降路壁２と乗りかご３の間にある数百ｍｍ程度の隙間に、昇降路壁２に対面する形で設置されるのが一般的である。さらに、薄型巻上機１の横側には釣合いおもり４および釣合いおもり用のガイドレール５が配置されるケースが多い。すなわち薄型巻上機１は、昇降路壁２と乗りかご３、釣合いおもり４に四方を囲まれた形で設置される。従って、薄型巻上機１を小型化することができれば、昇降路の断面を縮小することが可能となり、昇降路に設置する機器のレイアウトの自由度を拡大することができる。このため、機械室レスエレベータに使用する薄型巻上機の小型化、特に薄形化が重要な技術課題となっている。
【０００５】
薄形巻上機では、モータ部分を薄形化するため、ギャップの位置をより外側に移動できるアウターロータ型としたり、固定子巻線のコイルエンドを小さくできる集中巻が使われたりする。しかし、複数の固定子巻線同士を接続する渡り線は、コイルエンド側面に設置するのが一般的であるため、渡り線および渡り線を固定する部材の厚み分だけ巻上機の厚みが増加してしまうという課題があった。
【０００６】
この課題を解決するため、特許文献１では、アウターロータ型の集中巻モータにおいて、固定子を補強するための当板を内径方向に延長し、当板の延長部分に渡り線を設置することで、渡り線および渡り線を固定する部材の厚みによる巻上機の厚み増加を回避している。
【０００７】
また、特許文献２では、インナーロータ型の集中巻モータにおいて、渡り線および渡り線を固定する部材を、固定子の内径側かつインシュレータ端部に設置するなどして高密度な巻線を実現することで、モータの小型化を可能としている。しかし、特許文献２における高密度な巻線は、渡り線および渡り線を固定する部材の厚みによる影響を回避するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２１７４２５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１０２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、薄形巻上機には、モータの種別によらず、制御装置とモータ巻線を接続するための口出し線が必要となる。口出し線を巻上機の外形から飛び出す形態で設置すると、口出し線が昇降路壁やガイドレール、乗りかご等と接触してしまうため、昇降路を大きくしなければならなかった。つまり、薄型巻上機を機械室レスエレベータに適した形態とするためには、口出し線が巻上機の外形から飛び出さないような形態とする必要がある。ただし、図１および図２に示すように、巻上機の上下部はデッドスペースであり、この部位に口出し線が飛び出る場合には、昇降路の寸法に影響を与えない。
【００１０】
上記した特許文献１は、アウターロータ型の集中巻モータにおいて、渡り線を固定子の内径側に設置するものである。このため、渡り線と繋がる口出し線は、巻上機の筐体の内径寄り、かつ側面から出す必要がある。すなわち、渡り線を固定子の内径側に設置することで得られる薄形化の効果を発揮するには、反綱車側の筐体側面の内径寄りに、筐体を貫通する穴を設け、そこから口出し線を出さなければならなかった。
【００１１】
口出し線を筐体の内径寄りに設置し、かつ、口出し線を側面から出さない構成とするには、例えば、巻上機内部に口出し線を配線して、筐体の上端または下端面に穴を設けて、そこから口出し線を出す方法などが考えられる。しかし、口出し線の設置空間を確保するため、口出し線と口出し線を固定する部材の分だけ巻上機の厚みが増加してしまうという問題があった。
【００１２】
また、反綱車側の筐体側面の内径寄りの位置に筐体を貫通する穴を設け、そこを通して巻上機外部に引き出した口出し線を、巻上機外形より飛び出ないよう配線するためには、反綱車側の筐体外部の側面に、上記した貫通穴と筐体上端または下端まで伸びた切り欠きなどを設け、そこに口出し線を埋設するなどの手段が必要となる。しかし、切り欠き領域が広範囲であるため、筐体の強度や剛性が低下し、それを補うため筐体側面の肉厚が増し、巻上機の厚みが増してしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、アウターロータ型の集中巻モータを用いる薄形巻上機において、巻上機を薄形化することが可能なエレベータ用巻上機を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる課題を解決するために本発明においては、固定子巻線が集中巻であるエレベータ用巻上機であって、エレベータの懸垂荷重を支持する筐体と、前記筐体に一端が片持ち固定支持された主軸と、前記主軸の他端に固定された軸受を介して回転自在に取付けられた軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングと一体にされた綱車と、前記綱車と一体に回転し、前記綱車よりも大径かつ円筒状のブレーキドラムと、前記筐体に固定された前記ブレーキドラムの外周面を制動するためのブレーキ装置と、前記ブレーキドラムの内周面に構成された永久磁石式モータのモータ回転子と、前記永久磁石式モータの回転子に対して内側の径方向に対向配置され、前記筐体に固定されたモータ固定子と、前記モータ固定子に固定された複数の固定子巻線とを備え、前記筐体の内部は、前記モータ回転子および前記ブレーキドラムの外径よりも大きな有底凹形状を有し、前記筐体の外周部が前記モータ回転子および前記ブレーキドラムの外周面を覆って形成され、前記固定子巻線の渡り線を、前記ブレーキドラムおよび前記モータ回転子の側面方向、かつ、前記筐体の有底凹形状の底部外周側に固定されることを特徴とする、エレベータ用巻上機が提供される。
【００１５】
かかる構成によれば、筐体内に固定子巻線の渡り線を設置するのに十分な空間を確保しつつ、固定子巻線の渡り線を筐体の上端または下端付近に設置することができ、渡り線と接続された口出し線を筐体外部に出すための穴を小さくすることができる。これにより、筐体の強度や剛性が低下させることなく、エレベータ用巻上機を薄形化することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、アウターロータ型の集中巻モータを用いる薄形巻上機において、巻上機の薄形化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一般的な機械室レスエレベータの昇降路断面の模式図である。
【図２】一般的な機械室レスエレベータの昇降路側面の模式図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるエレベータ用薄型巻上機の外観図である。
【図４】同実施形態にかかるエレベータ用薄型巻上機の側面断面図である。
【図５】同実施形態にかかるエレベータ用薄型巻上機の側面断面図の拡大図である。
【図６】同実施形態にかかる巻線の拡大図である。
【図７】同実施形態にかかる渡り線と渡り線固定部材を糸縛りする部位の断面拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１９】
（１）エレベータ用巻上機の構成
まず、図３〜５を参照して、本実施形態にかかるエレベータ用巻上機（薄型巻上機）１の構成について説明する。図３は、エレベータ用巻上機１の外観図である。図４は、エレベータ用巻上機１の側面断面図、図５は、エレベータ用巻上機１の側面断面の拡大図である。
【００２０】
図３〜５に示すように、エレベータ用巻上機１は、主に、綱車１０、筐体１１、ブレーキドラム１２、主軸１３、軸受１４、軸受カバー１５、軸受ハウジング１６、永久磁石１７、固定子鉄心１８、固定子巻線１９、渡り線３０及びブレーキ装置２１から構成されている。
【００２１】
筐体１１は、鋳鉄でおおよその形状に成形した後、機械加工したものであり、中心部は中空円筒形状になっている。中空円筒形状部には、主軸１３の一端を締まりばめ勘合で片持ち支持し、主軸１３の他端には軸受１４が固定されている。
【００２２】
軸受１４の外周部には、軸受ハウジング１６が固定されている。軸受ハウジング１６は、軸受ハウジング１６よりも大径の綱車１０、および綱車１０よりも大径のブレーキドラム１２とともに、鋳鉄で一体成形される。ブレーキドラム１２の断面形状はＬ型であり、綱車１０側に凸状となる有底の円筒状である。軸受ハウジング１６の端面には軸受を保護するための軸受カバー１５が固定される。
【００２３】
筐体１１の上下端面には、ブレーキ装置２１が固定される。このように、ブレーキ装置２１を巻上機の上部および下部に固定するのは、図１および図２に示すように、巻上機の上下がデッドスペースであり、ここにブレーキ装置２１を固定しても昇降路寸法に影響を与えないためである。
【００２４】
ブレーキ装置２１は、図５に示すように主に電磁石２２、ブレーキパッド２３、電磁石２２とブレーキパッド２３を接続するロッド２４で構成される。筐体１１の上下端面には貫通穴を設け、ブレーキパッド２３とロッド２４をその穴の内部に配置し、ブレーキパッド２３をブレーキドラム１２の外周面に押し付けることで、ブレーキドラム１２と一体に回転する綱車１０を制動するものである。
【００２５】
ブレーキドラム１２の内周面には複数の永久磁石１７を周方向にＮ極とＳ極を交互に張り付け、ブレーキドラム１２とともに、表面磁石式モータの回転子を構成する。つまり、ブレーキドラム１２の外周部は、ブレーキの制動材と回転子のコア（磁心）を兼用する。ブレーキドラム１２は鋳鉄で成形しており、鋳鉄は磁性体であるためコアに成り得るものである。
【００２６】
筐体１１は、中心が主軸１３と同一の大小２つの有底円筒部を有し、小さい方の円筒部外周面には、円環状の積層電磁鋼板から成る固定子鉄心１８が締まりばめ勘合やボルトなどの手法で固定されている。固定子鉄心１８は、固定子巻線１９を備え、固定子鉄心１８と固定子巻線１９にて、モータの固定子を構成する。また固定子巻線１９は、巻上機の薄形化のため、コイルエンドを小さくできる集中巻とする。
【００２７】
上記した回転子と固定子は、エアギャップを挟んで径方向に対向、かつ回転子が固定子の外周側となるように配置され、いわゆるアウターロータ型のモータを構成する。アウターロータ型モータは、インナーロータ型と比較して、ギャップの位置を外径寄りにすることができるため、巻上機の薄形化に有利である。
【００２８】
このモータで発生した回転トルクは、ブレーキドラム１２を介して綱車１０に伝達し、綱車１０に巻きかけられた複数本のロープ７を駆動する。ロープ７は、エレベータ乗りかご３と釣合いおもり４をつるべ式に懸垂しており、ロープ７を駆動することで乗りかご３を上下方向に昇降させる。
【００２９】
筐体１１に構成された２つの有底円筒部のうち、大きい方の底面かつ外周部、またブレーキドラム１２および永久磁石１７の側方となる位置に、固定子巻線１９の渡り線３０および渡り線の固定部材３１を設置する。
【００３０】
渡り線３０および渡り線の固定部材３１を設置する空間を確保するため、ブレーキドラム１２の外周部の反綱車側の端面および永久磁石１７の端面は、固定子鉄心１８の反綱車側の端面と同一面とする。また永久磁石１７の綱車側の端面も、固定子鉄心１８のもう一方の端面と同一面とする。すなわち、固定子鉄心１８の積厚と永久磁石１７の軸方向の長さが同一となる。
【００３１】
これによって、渡り線３０および渡り線の固定部材３１を設置する位置には、軸方向の空間に対して、固定子巻線１９のコイルエンド高さと、コイルエンドとブレーキドラム１２の側壁の間に必要な沿面距離の２つを足した寸法が確保される。
【００３２】
なお、固定子鉄心１８の積厚より永久磁石１７の軸方向の長さを大きくすることで、僅かではあるがトルク増加することが知られている。このような効果を発揮させるために、永久磁石１７を綱車側に伸ばしてもよい。この場合、渡り線３０と渡り線の固定部材３１を設置可能な範囲で、永久磁石１７の反綱車側の端面を伸ばしてもよい。
【００３３】
一方、径方向の空間に対しては、ブレーキドラム１２の外周部の肉厚と永久磁石１７の厚みを足した寸法と、ブレーキドラム１２の外周部と筐体１１の隙間や、固定子と回転子の間のエアギャップなどを加えた分が、渡り線３０および渡り線の固定部材３１の設置空間となるが、ブレーキドラム１２の外周部の肉厚が支配的な寸法となる。
【００３４】
エレベータ用巻上機に利用されるブレーキドラム１２の外周部は、ブレーキパッド２３の押し付け力に対して十分に強固な必要がある。また、ブレーキパッド２３は、ブレーキドラム１２に当たる時の衝撃音を減らすために、肉厚を大きくする必要がある。つまり、ブレーキドラム１２の外周部の肉厚は、回転子として磁気的に必要な肉厚で決まるのではなく、制動部材として必要な肉厚で決まる。エレベータ用巻上機１に利用されるブレーキドラム１２では、回転子として磁気的に必要な肉厚より制動部材として必要な肉厚の方が大きいため、渡り線３０と渡り線の固定部材３１を設置するのに十分な空間を確保することができる。
【００３５】
上記したブレーキドラム１２の構成は、回転子のコア機能をブレーキドラム１２が兼用する薄形巻上機の特徴であり、一般的なモータの場合はこの限りではない。
【００３６】
また、図６に示すように、渡り線の固定部材３１は、樹脂などで成形した断面形状がコの字の円環リングとし、筐体１１に締まりばめ勘合や接着剤などで固定し、コの字のへこみ部に渡り線３０を埋設する。渡り線はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３本と中性点１本の計４本で構成し、固定子巻線１９の各コイル端とカシメなどで接続する。渡り線３０と固定部材３１は、周方向に断続的に糸縛りで固定し、固定部材３１には固定糸３３を通すためのへこみを設けておく。
【００３７】
また、図７に示すように、渡り線３０と固定子巻線１９の各コイル端の接続を容易にするため、固定子巻線１９それぞれの巻き始めと巻き終りが外周側となるようにするのがよい。図７は、固定子巻線１９の１個分の断面図であり、外周側を起点に内周側に向かってコイルを巻き始め、２層目は内周側から外周側に向かって巻き、３層目は外周側から内周側に向かって巻く、といったように巻線していくが、最外層部の巻き終りが外周側となるように巻数を調整する。
【００３８】
口出し線を巻上機の外部に出すため、図５に示すように筐体１１上端または下端部に内周側に向かって渡り線の固定部材３１に繋がる穴４０を設ける。
【００３９】
また渡り線の固定部材３１のへこみ部底面には、上記した筐体１１の穴４０と繋がる位置に貫通穴３２を設け、渡り線３０と接続した口出し線を穴３２および穴４０に通すことで、筐体１１の上端面または下端面に出すことができる。なお渡り線３０と口出し線を兼用し、渡り線３０を筐体１１の外部に出しても良い。
【００４０】
以上の構成とすることで、口出し線を筐体１１の上端または下端に出すために必要な穴を小さくすることができ、筐体１１の強度や剛性が低下することが無いため、筐体１１の肉厚を増やす必要がなく、巻上機を薄形化することができる。
【００４１】
（２）本実施の形態の効果
以上のように、本実施の形態によれば、固定子巻線が集中巻であるエレベータ用の巻上機１は、エレベータの懸垂荷重を支持する筐体１１と、筐体１１に一端が片持ち固定支持された主軸１３と、主軸１３の他端に固定された軸受１４を介して回転自在に取付けられた軸受ハウジング１６と、軸受ハウジング１６と一体に形成された綱車１０と、綱車１０と一体に回転し、綱車１０よりも大径かつ円筒状のブレーキドラム１２と、筐体１１に固定されたブレーキドラム１２の外周面を制動するためのブレーキ装置と、ブレーキドラム１２の内周面に構成された永久磁石式モータのモータ回転子と、永久磁石式モータのモータ回転子に対して内側の径方向に対向配置され、筐体１１に固定されたモータ固定子と、モータ固定子に固定された複数の固定子巻線１９とを備え、筐体１１の内部は、モータ回転子およびブレーキドラム１２の外径よりも大径な有底の円筒形状を有し、筐体１１の円筒部がモータ回転子およびブレーキドラム１２の外周面を覆って形成され、固定子巻線１９の渡り線を、ブレーキドラム１２およびモータ回転子の側面方向、かつ、筐体１１の有底円筒形状の底部外周部に固定される。このような構成とすることにより、筐体１１内に固定子巻線１９の渡り線を設置するのに十分な空間を確保しつつ、固定子巻線１９の渡り線を筐体１１の上端または下端付近に設置することができ、渡り線と接続された口出し線を筐体１１外部に出すための穴を小さくすることができる。これにより、筐体１１の強度や剛性が低下させることなく、エレベータ用巻上機を薄形化することができる。
【００４２】
（３）他の実施の形態
また、ブレーキドラム１２の内周面に、円環状の積層電磁鋼板を固定し、積層電磁鋼板の内周面に永久磁石１７を貼り付けてもよい。この場合、ブレーキドラム１２の外周部の反綱車側端面は、モータの固定子の反綱車側の端面と同一である必要は無く、綱車側に短くてもよい。
【００４３】
また、ブレーキドラム１２の内周面に、円環状の積層電磁鋼板を固定し、積層電磁鋼板の内部に永久磁石１７を埋め込んでも良い。
【００４４】
また、筐体１１は円筒状であれば、材料や重量を抑えることができ、製造コストや運搬費等を押さえることができる。しかし、巻上機の上下方向には比較的寸法的な余裕があるため、配線や製造方法によって長方形型や正方形のほうがよければそのような形態の筐体としても良い。但しその場合、渡り線３０はモータ回転子の側面方向に沿って円状に筐体の有底凹形状の底部外周側に固定するのが良い。
【符号の説明】
【００４５】
１    薄形巻上機
２    昇降路壁
３    乗りかご
４    釣合いおもり
５    釣合いおもり用ガイドレール
６    乗りかご用ガイドレール
７    ロープ
１０  綱車
１１  筐体
１２  ブレーキドラム
１３  主軸
１４  軸受
１５  軸受カバー
１６  軸受ハウジング
１７  永久磁石
１８  固定子鉄心
１９  固定子巻線
２１  ブレーキ装置
２２  電磁石
２３  ブレーキパッド
２４  ロッド
２５  絶縁材
３０  渡り線
３１  渡り線固定部材
３３  渡り線固定糸
【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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