(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、この回転軸に沿って直列に固定された複数個の回転子とこの複数個の回転子それぞれに対向した固定子との組からなる複数のモータ部と、この複数のモータ部それぞれを独立に駆動する電源とを備え、上記各モータ部の固定子および／または回転子は、上記回転軸周方向に複数個に分割されたものを溶接により接合して一体化した構造であり、上記固定子および／または回転子の溶接位置は、当該溶接個所が存在する部材における同一磁極に対する上記回転軸周方向位置が上記各モータ部で互いに同一となるようにし、上記モータ部における回転子および固定子の同一磁極の上記回転軸周方向における相対距離を、上記各モータ部で互いに異なるようにした回転電機。
【請求項２】
２組のモータ部それぞれが三相交流の電源で駆動され、該モータ部の相対距離の差を位相差で表したとき、上記モータ部間の位相差が電気角で９０度の奇数倍である請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
固定子は、固定子を構成する固定子コアに形成されたティースそれぞれに巻線を集中的に巻回した、磁極集中巻型である請求項１または２記載の回転電機。
【請求項４】
固定子を構成する固定子コアのティースは、個々に分割されている、またはティースのコイルを巻回する巻回部が隣合うティースとの間で広げることができるように接続されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
固定子と回転子の対向面が、回転軸の軸方向に対して平行に配置されているラジアルギャップ型である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
固定子と回転子の対向面が、回転軸の軸方向に対して垂直に配置されているアキシャルギャップ型である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
固定子に設けられた磁極、または回転子に設けられた磁極のいずれか一方または両方が回転軸の軸方向に対して斜めに配置されている請求項５記載の回転電機。
【請求項８】
固定子に設けられた磁極、または回転子に設けられた磁極のいずれか一方または両方が回転軸の径方向に対して斜めに配置されている請求項６記載の回転電機。
【請求項９】
回転軸と、この回転軸に沿って直列に固定された複数個の回転子とこの複数個の回転子それぞれに対向した固定子との組からなる複数のモータ部と、上記回転軸の軸方向に上記回転子と直列に配置され、上記回転軸に固定された滑車部と、上記複数のモータ部それぞれを独立に駆動する電源とを備え、上記各モータ部の固定子および／または回転子は、上記回転軸周方向に複数個に分割されたものを溶接により接合して一体化した構造であり、上記固定子および／または回転子の溶接位置は、当該溶接個所が存在する部材における同一磁極に対する上記回転軸周方向位置が上記各モータ部で互いに同一となるようにし、上記モータ部における回転子および固定子の同一磁極の上記回転軸周方向における相対距離を、上記各モータ部で互いに異なるようにした滑車駆動装置。
【請求項１０】
回転子を構成する鉄心部と滑車部とが一体に形成されている請求項９記載の滑車駆動装置。
【請求項１１】
複数のモータ部の全部は、回転軸の軸方向において滑車部の片側に配置された請求項９または１０記載の滑車駆動装置。
【請求項１２】
複数のモータ部は、回転軸の軸方向において滑車部の両側に配置された請求項９または１０記載の滑車駆動装置。
【請求項１３】
滑車部の外径は、モータ部の径よりも小さい請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の滑車駆動装置。
【請求項１４】
回転子の内部空間に配置され、回転軸の回転を制動するブレーキを備えた請求項９ないし１３のいずれか１項に記載の滑車駆動装置。
【請求項１５】
固定子は、滑車部の外周側空間を除く範囲に配置された電機子巻線を有する請求項９ないし１４のいずれか１項に記載の滑車駆動装置。
【請求項１６】
複数のモータ部は、第１のモータ部および第２のモータ部の２つであり、回転軸の一端側から順に、滑車部、上記第１のモータ部、および上記第２のモータ部が配置された滑車駆動装置であって、上記回転軸の両端をベアリングを介して支持する滑車部側ブラケットおよび第２のモータ部側ブラケットと、これら２つのブラケットの外周端間を結合する筒状のフレームとからなるケーシングを備え、上記ケーシングは、上記滑車部側ブラケットと上記第１のモータ部の固定子とを焼きばめにて固定するフレーム部分が一体となった第１のケーシング部と、上記第２のモータ部の固定子を焼きばめにて固定するフレーム部分からなる第２のケーシング部と、上記第２のモータ部側ブラケットからなる第３のケーシング部とを結合してなる３分割構造である請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の滑車駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルク特性及び低トルクリップルの要求が厳しい分野に用いられる回転電機及びこの回転電機を用いた滑車駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、誘導電動機などの回転電機においては、固定子あるいは回転子に、コイルを収めるための鉄心に打ち抜いた溝、いわゆるスロットが空隙部近傍に形成され、このスロット部と鉄心部との磁気抵抗の差異により、空隙部に形成される磁界の磁束密度には、疎密が生じる。このために空隙部の磁束分布に多くの高調波成分が含まれ、誘導電導機にトルクの大小が発生する。この誘導電導機に発生するトルクの大小は、いわゆるトルクリップル（トルク脈動）といわれるものであり、このトルクリップルの問題を解決することが必要になる。
【０００３】
従来は、この問題を解決するために、固定子または回転子に形成されたスロットを回転軸方向から斜めにずらす、いわゆる斜めスロットが採用される。また、実開平４−９７４５９号公報に開示された回転電機のように、１つの回転子に対して複数個の固定子を設けて、この複数個の固定子に形成されるスロットの位置を互いに回転方向にずらしたり、１つの固定子に対して回転子を複数個設けて、この複数個の回転子のスロットの位置を互いに回転方向にずらすとともに、スロット内に納められた各巻線を直列に接続したものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
エレベータ用の回転電機等においては、低トルクリップルに対する厳しい要求とともに、トルク力に対しても厳しい要求がある。しかし、上記斜めスロットを採用した回転電機あるいは実開平４−９７４５９号公報に開示された回転電機では、回転子の磁極と固定子の磁極との対向面積が減少する等のため、上記要求を満足させるトルク力を得ることが困難であるという問題があった。
【０００５】
特に、固定子を構成するコアに形成されたティースに巻線を集中的に巻回した、いわゆる磁極集中巻の回転電機においては、上記のような従来のトルクリップルの低減方法では、トルク力の低下が大きくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、トルク力を低下させないようにするとともに、トルクリップルを低減することができる回転電機及びこの回転電機を用いた滑車駆動装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の回転電機は、回転軸と、この回転軸に沿って直列に固定された複数個の回転子とこの複数個の回転子それぞれに対向した固定子との組からなる複数のモータ部と、この複数のモータ部それぞれを独立に駆動する電源とを備え、上記各モータ部の固定子および／または回転子は、上記回転軸周方向に複数個に分割されたものを溶接により接合して一体化した構造であり、上記固定子および／または回転子の溶接位置は、当該溶接個所が存在する部材における同一磁極に対する上記回転軸周方向位置が上記各モータ部で互いに同一となるようにし、上記モータ部における回転子および固定子の同一磁極の上記回転軸周方向における相対距離を、上記各モータ部で互いに異なるようにしたものである。
【０００８】
本発明に係る第２の回転電機は、上記第１の回転電機において、２組のモータ部それぞれが三相交流の電源で駆動され、該モータ部の相対距離の差を位相差で表したとき、上記モータ部間の位相差が電気角で９０度の奇数倍であるものである。
【０００９】
本発明に係る第３の回転電機は、上記第１または第２の回転電機において、固定子は、固定子を構成する固定子コアに形成されたティースそれぞれに巻線を集中的に巻回した、磁極集中巻型であるものである。
【００１０】
本発明に係る第４の回転電機は、上記第１ないし第３の回転電機のいずれかにおいて、固定子を構成する固定子コアのティースは、個々に分割されている、またはティースのコイルを巻回する巻回部が隣合うティースとの間で広げることができるように接続されているものである。
【００１１】
本発明に係る第５の回転電機は、上記第１ないし第４の回転電機のいずれかにおいて、固定子と回転子の対向面が、回転軸の軸方向に対して平行に配置されているラジアルギャップ型であるものである。
【００１２】
本発明に係る第６の回転電機は、上記第１ないし第４の回転電機のいずれかにおいて、固定子と回転子の対向面が、回転軸の軸方向に対して垂直に配置されているアキシャルギャップ型のものである。
【００１３】
本発明に係る第７の回転電機は、上記第５の回転電機において、固定子に設けられた磁極、または回転子に設けられた磁極のいずれか一方または両方が回転軸の軸方向に対して斜めに配置されているものである。
【００１４】
本発明に係る第８の回転電機は、上記第６の回転電機において、固定子に設けられた磁極、または回転子に設けられた磁極のいずれか一方または両方が回転軸の径方向に対して斜めに配置されているものである。
【００１５】
本発明に係る第１の滑車駆動装置は、回転軸と、この回転軸に沿って直列に固定された複数個の回転子とこの複数個の回転子それぞれに対向した複数個の固定子との組からなる複数のモータ部と、上記回転軸の軸方向に上記回転子と直列に配置され、上記回転軸に固定された滑車部と、上記複数のモータ部それぞれを独立に駆動する電源とを備え、上記各モータ部の固定子および／または回転子は、上記回転軸周方向に複数個に分割されたものを溶接により接合して一体化した構造であり、上記固定子および／または回転子の溶接位置は、当該溶接個所が存在する部材における同一磁極に対する上記回転軸周方向位置が上記各モータ部で互いに同一となるようにし、上記モータ部における回転子および固定子の同一磁極の上記回転軸周方向における相対距離を、上記各モータ部で互いに異なるようにしたものである。
【００１６】
本発明に係る第２の滑車駆動装置は、上記第１の滑車駆動装置において、回転子を構成する鉄心部と滑車部とが一体に形成されているものである。
【００１７】
本発明に係る第３の滑車駆動装置は、上記第１または第２の滑車駆動装置において、複数のモータ部は、回転軸の軸方向において滑車部の片側に配置されたものである。
【００１８】
本発明に係る第４の滑車駆動装置は、上記第１または第２の滑車駆動装置において、複数のモータ部は、回転軸の軸方向において滑車部の両側に配置されたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明における実施の形態１の構成を示す部分断面図である。図において、１は回転機部、２は回転機部１を駆動する駆動部である。回転機部１は概略回転対称であるため、回転軸の片側のみ示してある。
【００２０】
まず、回転機部１の構成について説明する。回転機部１には、モータＡ３およびモータＢ４が配置されている。回転子６ａ，６ｂは、ヨーク部（鉄心部）３ａ，４ａが一体に形成されて回転軸５に固定されている。ヨーク部３ａに永久磁石３ｅが固定され、ヨーク部４ａに永久磁石４ｅが固定されている。フレーム７に固定された固定子３ｂと回転子６ａが組をなし、フレーム７に固定された固定子４ｂと回転子６ｂが組をなして、モータＡ３およびモータＢ４が構成されている。すなわち、モータＡ３およびモータＢ４は回転軸５の同軸上に回転軸５に沿って直列に配置された構成になっている。フレーム７およびブラケット８と回転軸５との間にはベアリング９が配置され、回転軸５を回転可能に支持している。
【００２１】
モータＡ３の回転子６ａの内部に形成された空間には、回転位置検出装置として機能するエンコーダ１０が配置され、エンコーダ１０の回転部は回転軸５に固定され、エンコーダ１０の固定部はブラケット８に固定されている。
【００２２】
次に、駆動部２との関係について説明する。回転機部１の駆動用として、２つの電圧および周波数を可変とする可変電源２ａおよび２ｂが設けられ、それぞれモータＡ３とモータＢ４に接続され、モータＡ３にはパワー部Ａより、また、モータＢ４にはパワー部Ｂよりそれぞれ電流が供給される。すなわち、モータＡ３とモータＢ４はそれぞれ独立の可変電源２ａおよび可変電源２ｂにより駆動される。エンコーダ１０から出力される回転位置信号は、可変電源２ａのコントローラＡに伝えられ、このコントローラＡからさらに、可変電源２ｂのコントローラＢに伝えられる。即ち、エンコーダ信号をコントローラＡおよびコントローラＢで共有する構成となっている。
【００２３】
次に、モータＡ３およびモータＢ４について説明する。モータＡ３およびモータＢ４は同一の構成であり、回転子６ａ，６ｂはヨーク部３ａ，４ａと永久磁石３ｅ，４ｅを有し、固定子３ｂ，４ｂは電機子巻線３ｃ，４ｃと固定子コア３ｄ，４ｄを有する、いわゆる回転界磁型の同期電動機である。
【００２４】
図２（ａ）および（ｂ）は、図１中のＩＩ−ＩＩ断面およびＩＩＩ−ＩＩＩ断面（ただし巻線省略）を示す図であり、図３は、図２の巻線の様子を説明するための部分拡大図であり、図４は、電機子巻線の結線を示す図であり、図５は固定子コアを構成するティースを示す平面図である。これらの図を用いて、モータＡ３およびモータＢ４の構成を説明する。
【００２５】
本実施の形態では図２に示したように、回転子６ａ，６ｂに固定された永久磁石３ｅ，４ｅの極数を１６、固定子３ｂおよび４ｂに形成されたスロット数を１８としている。また、図３に示したように、固定子３ｂ，４ｂに配置された電機子巻線３ｃ，４ｃは、それぞれのティース３ｆ，４ｆに巻線３ｃ，４ｃが集中的に巻回された、いわゆる磁極集中巻により構成されている。固定子コア３ｄ，４ｄに形成されたティース３ｆ，４ｆは、１個ずつに分割され、巻線工程の後にリング状に形成される、分割構造のコアとなっている。この分割構造については、各ティース３ｆ，４ｆが完全に分離していてもよいし、例えば図５（ａ）に示したように、分割されたティース３ｆ，４ｆが薄肉部３ｈ，４ｈで連結された構造、あるいは図５（ｂ）に示したように、分割されたティース３ｆ，４ｆがジョイント部３ｊ，４ｊによりつながった構造でもよい。すなわち、各ティース３ｆ，４ｆのコイル巻回部３ｋ，４ｋの間隔をコイル巻回時には広げ、コイル巻回後に狭めて円形状にするための薄肉部３ｈ，４ｈあるいはジョイント部３ｊ，４ｊといった接続部を設けるものである。また、図４に示したように、電機子巻線３ｃ，４ｃの結線については同相の集中巻きコイルが３つずつ直列につながったものがさらに２組並列につながった三相星型結線としている。
【００２６】
図２に示したように、モータＡ３の回転子６ａとモータＢ４の回転子６ｂの磁極は同一の極性の磁極が回転軸５の周方向における同一位置に配置し、モータＡ３の固定子３ｂの磁極（＋Ｕ１）とモータＢ４の固定子４ｂの磁極（＋Ｕ１）とは回転軸５の周方向の位置をずらして配置している。例えば、ある基準位置θを定めたとき、回転子６ａ，６ｂのＮ極中心が、モータＡ３およびモータＢ４の双方においてθ＝０゜の位置にきている。一方、固定子３ｂ，４ｂについては、モータＡ３における１つのＵ相巻線軸の中心がθ＝０゜の位置に置かれるが、モータＢ４における同じＵ相巻線軸の中心がθ＝１１．２５°の位置に置かれている。すなわち、回転子６ａ，６ｂは回転軸５に対して回転軸５の周方向が同じ位置に取り付けられているのに対し、固定子３ｂ，４ｂの設置角度は機械角で１１．２５°の位相差が生じるようにしている。本実施の形態では１６極機なので、この設置角度のずれは、後述するように電気角１１．２５×（１６／２）＝９０°に相当する。このように、本発明では、モータ部Ａ３，Ｂ４における回転子６ａ，６ｂおよび固定子３ｂ，４ｂの同一磁極の回転軸５周方向における相対距離を、モータ部Ａ３，Ｂ４で互いに異なるようにするものである。
【００２７】
次に、モータＡ３およびモータＢ４に発生するトルクリップルについて説明する。永久磁石モータにおいては、永久磁石が形成する磁界分布に含まれる空間高調波成分に起因してトルクリップル（トルクの脈動）が発生することが知られている。本実施の形態のように三相星型結線により駆動されるモータにおいては、３次高調波磁束に起因する誘起電圧はキャンセルされるので、５次、７次、１１次、１３次、…の誘起電圧高調波成分が発生する。この誘起電圧と電流との積がトルクになるが、三相巻線の機械的な配置を考慮すると、一般にトルクは次式（１）であらわされる。
Ｔ＝Ｔ＿０＋Ｔ＿６・ｃｏｓ（６・ω・ｔ＋δ＿６）＋Ｔ＿１２・ｃｏｓ（１２・ω・ｔ＋δ＿１２）＋…      （１）
ただし、Ｔ＿０は平均トルク、ωは電源電流の角周波数、Ｔ＿ｎはｎ次のトルク脈動成分の振幅、δ＿ｎはｎ次成分トルクリップルの初期位相である。
【００２８】
一般に、このようなトルクリップルの中で、より低次の成分のほうが絶対値が大きいことが知られており、実用上問題となるのは６次成分である。
【００２９】
次に、固定子に工作誤差がある場合、一般に２ｎ次のトルクリップルが発生することが知られている。すなわち、この時のトルクＴは、次式（２）とあらわされ、式の中で、特に２次の成分の値が大きい。
Ｔ＝Ｔ＿０＋Ｔ＿２・ｃｏｓ（２・ω・ｔ＋δ＿２）＋Ｔ＿４・ｃｏｓ（４・ω・ｔ＋δ＿４）＋Ｔ＿６・ｃｏｓ（６・ω・ｔ＋δ＿６）＋Ｔ＿８・ｃｏｓ  （８・ω・ｔ＋δ＿８）＋Ｔ＿１０・ｃｏｓ（１０・ω・ｔ＋δ＿１０）＋Ｔ＿１２・ｃｏｓ（１２・ω・ｔ＋δ＿１２）＋…    （２）
ただし、Ｔ＿０は平均トルク、ωは電源の角周波数、Ｔ＿ｎはｎ次のトルク脈動成分の振幅、δ＿ｎはｎ次成分トルクリップルの初期位相である。
【００３０】
上記式（１）および（２）のように、永久磁石の作る高調波に起因する成分と、固定子の工作誤差に起因する成分とが合成されて、トルクリップルが発生し、そのうち、特に、２次と６次の成分が大きくなる。
【００３１】
工作誤差に起因するトルクリップルの要因としては、各相巻線のアンバランス、偏心、固定子内径歪などが挙げられる。これらの要因のうち、特に、分割構造のコアを用いた場合において、固定子の内径の歪がトルクリップルに対して大きく影響する。
【００３２】
発明者らの実験により、固定子の歪は溶接位置でほぼ規定される傾向にあり、特に分割構造のコアの場合は、その傾向が顕著であることがわかっている。例えば、図６に示したように、９個のティース３ｆ，４ｆからなる２つのコアブロック３ｇ，４ｇを溶接することで円形のコアに仕上げた場合、図７に模式的に示したように２箇所の溶接部３ｙ，４ｙにより上下矢印の方向に歪が生じ、楕円形状に変形してしまう。従って、モータＡ３とモータＢ４において、溶接部３ｙ，４ｙの位置を同一としておけば、上記説明の位相差をモータＡ３とモータＢ４の間で設けることによって、安定に再現性よく、トルクリップルを低減することができる。
【００３３】
次に、モータＡ３とモータＢ４とを独立の可変電源２ａ，２ｂで駆動し、独立に制御した場合のトルクリップル抑制方法について説明する。
【００３４】
モータＡ３とモータＢ４の６次トルクリップルおよび２次トルクリップルの位相を反転させることによって、トルクリップルを相殺することが可能である。反転させるための角度は、６次トルクリップルについては、基本波成分（電源周波数）の１／６であるから、電気角で１８０／６＝３０°の奇数倍（３０°、９０°、１５０°、…）であればよい。また、２次トルクリップルについては、基本波成分（電源周波数）の１／２であるから、電気角で１８０／２＝９０°の奇数倍（９０°、２７０°、４５０°、…）であればよい。すなわち、これらの電気角度に共通する位相差として、電気角で９０°の奇数倍であれば、６次および２次の双方のトルクリップルを相殺することが可能である。
【００３５】
このときの駆動電流波形としては、モータＡ３，モータＢ４それぞれに最適な通電位相で通電されることになる。即ち、モータＡ３とモータＢ４とでは、通電タイミングが電気角９０°分だけずれるようになる。
【００３６】
以上の説明から明らかなように、固定子３ｂ，４ｂおよび回転子６ａ，６ｂの組からなるモータＡ３およびモータＢ４における固定子３ｂ，４ｂと回転子６ａ，６ｂの磁極の位置関係を互いに回転軸５の周方向にずらし、モータＡ３およびモータＢ４を回転軸５の軸方向に直列に配置し、モータＡ３およびモータＢ４それぞれを独立に可変電源２ａ，２ｂで駆動することによって、トルク力が低下しないようにするとともに、トルクリップルを低減することができる。
【００３７】
特に、従来、トルクリップル対策によってトルク力の低下が大きくなった集中巻モータに対して、本実施の形態のモータＡ３およびモータＢ４を備えた場合、特に、トルク力を低下させず、かつトルクリップルを抑制する効果が顕著になる。
【００３８】
また、モータＡ３およびモータＢ４それぞれが三相交流の可変電源で駆動される回転電機において、モータＡ３とモータＢ４との間の位相差を電気角で９０度の奇数倍とすることによって、高調波磁束に起因して発生するトルクリップル（電源周波数の６倍の周期）、および、固定子の工作誤差（回転子との対向面の歪、あるいは偏心など）に起因して発生するトルクリップル（電源周波数の２倍の周期）の両者を相殺することができる。
【００３９】
なお、上記本実施の形態の説明においては、２つのモータ部の位相関係を用いてトルクリップルを低減し、斜めスロット構成を採用しない場合について説明してきたが、さらに、それぞれのモータ部に斜めスロット（スキュー）構成を採用してもよい。スキュー構成を採用することによって、トルクリップルをより確実に除去できる。また、高調波磁束に起因して発生するトルクリップルおよび固定子の工作誤差に起因して発生するトルクリップル以外のトルクリップルをも除去することができる。
【００４０】
図１４は、スキュー構成の一例として、回転子側の永久磁石（磁極）をスキュー構成とした例について示したものであり、図１４（ａ）は、回転子と固定子の対向面が回転軸の軸方向と平行に配置されたラジアルギャップ型における回転子の永久磁石を平面展開図で示しており、図１４（ｂ）は、後述のアキシャルギャップ型の回転子の永久磁石を示す平面図である。図１４（ａ）において、永久磁石３ｅは回転軸の軸方向を示す矢印に対して斜めになるように設置されている。このように、永久磁石３ｅを軸方向に対して斜めになるように設置することによって、固定子に鎖交する磁束の位相が軸方向でずれることになり、その結果、トルクリップルを相殺することができる。
【００４１】
スキュー角は軸方向に対して斜めになっている割合であり、図１４（ａ）中に示したａ（軸方向から傾けたときの下端のずれ量），ｂ（Ｓ＋Ｎ磁石の幅）を用いて定義すると、電気角で３６０×ａ／ｂ（ｄｅｇ）で表される。このスキュー角を適当に調整することで、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、スキュー角を電気角で１８０°相当にすることによって、電源周波数の６倍の周期を持つ成分と、電源周波数の２倍の周期をもつ成分の両者を相殺することが可能となり、２つの独立したモータを設け、位相をずらすことと相俟って、より確実にトルクリップルを低減することができる。
【００４２】
また、スキュー角を電気角で１８０°以外の値にした場合であっても、上記電源周波数と関係した成分以外の成分が発生した場合に、この成分を相殺することも可能になる。例えば、回転子の工作誤差（界磁磁極の位置ずれ等）に起因して、１回転当りのスロット数と同数のトルク脈動（本実施の形態では１回転あたり１８回のトルク脈動となる）が発生する場合があるが、この場合、スキュー角を電気角で１６０°とすることによって、上記１８回のトルク脈動を低減することが可能になる。
【００４３】
図１４（ｂ）に示したアキシャルギャップ型の場合には、スキューなしの場合に比較して、永久磁石の回転軸径方向の角度をずらせばよく、このずらした角度がスキュー角であり、このスキュー角を調整することによって、図１４（ａ）のラジアルギャップ型の場合と同様の効果が得られる。
【００４４】
なお、図１４（ｃ）に示したように、永久磁石３ｅを２段に構成し、各段を横方向にずらすスキュー構成としても、図１４（ａ）のように斜めにしたスキュー構成と同様の効果が得られる。
【００４５】
なお、図１４では、回転子側の磁極をスキュー構成にした例について示したが、固定子側の磁極をスキュー構成にしてもよく、また、回転子側および固定子側両方の磁極を互いに逆方向になるようなスキュー構成としてもよい。
【００４６】
実施の形態２．
図８は、本発明における実施の形態２の構成を示す部分断面図であり、上記実施の形態１の回転電機を用いたモータ一体形の滑車駆動装置の例である。図において、実施の形態１と同一符号は同一部分または相当部分を示し、その詳細説明は省略する。
【００４７】
図に示したように、巻上機１１は、中央に滑車部１２、滑車部１２の左右にモータＡ３およびモータＢ４が配置され、モータＡ３およびモータＢ４の回転子６ａ，６ｂのヨーク部（鉄心部）３ａ，４ａと滑車部１２の滑車１３とは、一体に構成され、この一体構成されたものが回転軸５に固定されている。すなわち、滑車１３を介して、モータＡ３とモータＢ４は回転軸５の同軸上に一体型に配置されている。
【００４８】
モータＡ３及びモータＢ４の回転子６ａ，６ｂの内部空間には、ブレーキ１４ａ，１４ｂが配置され、フレーム７またはブラケット８に固定されている。
【００４９】
巻上機１１を駆動する駆動部２には、実施の形態１と同様、２つの可変電源２ａ，２ｂが設けられ、それぞれモータＡ３とモータＢ４に接続される。すなわち、モータＡ３とモータＢ４はそれぞれ別の可変電源２ａ，２ｂによって駆動される。
【００５０】
本実施の形態においては、実施の形態１に示した回転電機を用いて滑車駆動装置を構成したので、トルクリップルを低減できるとともに、巻上機１１のトルク力が低下しないようにすることができる。
【００５１】
また、負荷が掛かる滑車部１２をモータＡ３とモータＢ４との間に配置し、負荷に対してモータＡ３とモータＢ４を対称に配置したので、滑車部１２に対して働く負荷をバランスさせ、滑車部１２とモータ部Ａ３，Ｂ４に働く力を分散させることができるので、滑車部とモータ部との接続部分における強度を必要以上に高める必要がなく、小型化が可能となる。
【００５２】
なお、上記実施の形態１および２においては、図２に示したように、回転子６ａ，６ｂの同一磁極が回転軸５の周方向において同一位置になるように取り付け、固定子３ｂ，４ｂの磁極が回転軸５の周方向に電気角９０°ずれるようにした例について示したが、トルクリップル（トルク脈動）を相殺できる配置であればこれに限られるものではない。図９（ａ）および（ｂ）はその一例であり、それぞれ、図１のＩＩ−ＩＩ断面およびＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示している。図９に示したように、この例では固定子３ｂ，４ｂの同一の磁極が回転軸５の周方向における同一位置になるように取り付け、回転子６ａ，６ｂの同一極性の磁極が回転軸５の周方向に電気角９０°ずれるように構成している。
【００５３】
また、回転子６ａ，６ｂの極数を１６、固定子のスロット数を１８とした例について示したが、これに限られるものではない。
【００５４】
また、モータＡ３とモータＢ４の２つの場合を示したが、３つ以上のモータとしてもよい。この場合も、２つのモータの場合と同様に、モータ部における回転子および固定子の同一磁極の回転軸周方向における相対距離を、各モータ部でずらすようにして設ければよい。
【００５５】
また、回転位置検出装置としてエンコーダを用いた例について記したが、これに限られるものではなく、レゾルバなどでもよい。
【００５６】
また、エンコーダからの回転位置信号は、センサ信号のまま共有し、双方のコントローラにおいて演算処理を行ってもよいし、マスタースレーブのようにして、一方（マスター側）のみで信号処理を行い、他方（スレーブ側）はスイッチングのタイミング情報のみをマスター側から受け取ってもよい。
【００５７】
実施の形態３．
図１０は、本発明における実施の形態３を示す断面図であり、図８と同一符号は同一部分または相当部分を示す。
【００５８】
本実施の形態においては、フレームがその中心部分においてフレーム７ａとフレーム７ｂに分割されている。このような構成とすることで、モータＡ３の固定子３ｂをフレーム７ａに、モータＢ４の固定子４ｂをフレーム７ｂに焼きばめした後、組み立てることによって固定子３ｂ，４ｂを構成することができる。すなわち、工作時に高精度な位置決めが要求される焼きばめ工程において、固定子３ｂと固定子４ｂの焼きばめを独立に行えるので、生産性が向上する。
【００５９】
また、図１１に示したように、フレームをフレーム７ａ，７ｂとブラケット８ａ，８ｂに４分割してもよい。この場合、固定子３ｂと固定子４ｂの焼きばめが独立して行えるのは図１０の場合と同様である。さらに、フレーム７ａ，７ｂとブラケット８ａ，８ｂに分けたことによって、回転子６の内径側空間へのアクセスが容易になり、例えばエンコーダなどの部品を組み立てる際の組み立て作業性が向上する。
【００６０】
実施の形態４．
図１２は、本発明における実施の形態４を示す断面図であり、図８と同一符号は同一部分または相当部分を示す。
【００６１】
本実施の形態においては、モータＡ３、モータＢ４を滑車部１２の片側に集中的に配置している。また、フレーム７およびブラケット８は、３分割構造としている。このような構成にすることで、以下の利点がある。
１．モータＡ３とモータＢ４との間の距離が小さくなるため、このモータ間のねじり剛性が高くなり、このねじれに起因する制御応答遅れがなくなる。そのため、負荷トルクの大小にかかわらず、トルクリップルの相殺が可能となる。
２．一方向組み立てが可能となり、生産性が向上する。
３．実施の形態３と同様に、モータＡ３の固定子３ｂをフレーム７ａに、モータＢ４の固定子４ｂをフレーム７ｂに焼きばめした後、組み立てることで固定子３ｂ，４ｂを構成することができる。すなわち、工作時に高精度な位置決めが要求される焼きばめ工程において、固定子３ｂおよび固定子４ｂの焼きばめをそれぞれ独立に行うことができるので、生産性が向上する。
４．回転子６の内径側の空間がより広くとれるため、この空間に配置する機器の設計自由度が増す。
図２に示したように、固定子３ｂ，４ｂの位置関係を回転軸の周方向にずらし、回転子６を回転軸の周方向に同位置とした場合には、回転子６の加工工程において永久磁石３ｅ，４ｅの周方向位置決め加工を２つのモータ部で同時に行うことができ、生産性がさらに向上する。
【００６２】
実施の形態５．
図１３は、本発明における実施の形態５を示す断面図であり、図８と同一符号は同一部分または相当部分を示す。
【００６３】
本実施の形態においては、モータＡ３およびモータＢ４において、固定子３ｂ，４ｂと回転子６の対向面を円筒面とせずに回転軸５と垂直な面を有する側面（平面部）としている、いわゆるアキシャルフラックス型のモータとしている。このような構成では、対向面にかかる電磁力に抗して空隙長を保持するための支持構造をより強固にする必要があるが、機械的な面精度は円筒面に比べて向上するため、この面精度に起因するトルクリップルを低減させることができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明に係る第１の回転電機によれば、回転軸と、この回転軸に沿って直列に固定された複数個の回転子とこの複数個の回転子それぞれに対向した固定子との組からなる複数のモータ部と、この複数のモータ部それぞれを独立に駆動する電源とを備え、上記各モータ部の固定子および／または回転子は、上記回転軸周方向に複数個に分割されたものを溶接により接合して一体化した構造であり、上記固定子および／または回転子の溶接位置は、当該溶接個所が存在する部材における同一磁極に対する上記回転軸周方向位置が上記各モータ部で互いに同一となるようにし、上記モータ部における回転子および固定子の同一磁極の上記回転軸周方向における相対距離を、上記各モータ部で互いに異なるようにしたものであるので、トルクを低下させることなく、トルクリップルを低減することができ、高性能な回転電機を提供することができる。
【００６５】
本発明に係る第２の回転電機によれば、２組のモータ部それぞれが三相交流の電源で駆動され、該モータ部の相対距離の差を位相差で表したとき、上記モータ部間の位相差が電気角で９０度の奇数倍であるので、高調波磁束に起因して発生するトルクリップル（電源周波数の６倍の周期）、および、固定子の工作誤差（回転子との対向面の歪、あるいは偏心など）に起因して発生するトルクリップル（電源周波数の２倍の周期）の両者を相殺できるという効果がある。
【００６６】
本発明に係る第３の回転電機によれば、固定子は、固定子を構成する固定子コアに形成されたティースそれぞれに巻線を集中的に巻回した、磁極集中巻型であるものであり、従来、トルクリップル対策によってトルク特性の低下が大きくなった集中巻モータに対して、トルク特性を低下させず、かつトルクリップルを抑制することができる。また、生産性が向上するという効果がある。
【００６７】
本発明に係る第４の回転電機によれば、固定子を構成する固定子コアのティースは、個々に分割されている、またはティースのコイルを巻回する巻回部が隣合うティースとの間を広げることができるように接続されているので、巻線時の生産性が向上するという効果がある。
【００６８】
本発明に係る第５の回転電機によれば、固定子と回転子の対向面が、回転軸の軸方向に対して平行に配置されているラジアルギャップ型であるものであるので、固定子と回転子との間に働く電磁力を周方向で相殺し、ベアリングに働く力を小さく抑えることができ、ベアリング寿命を延ばすことができるという効果がある。
【００６９】
本発明に係る第６の回転電機によれば、固定子と回転子の対向面が、軸方向に対して垂直に配置されているアキシャルギャップ型であるので、対向面の面精度を高めることができ、工作誤差に起因するリップルを抑制できる。
【００７０】
本発明に係る第７の回転電機によれば、固定子に設けられた磁極、または回転子に設けられた磁極のいずれか一方または両方が回転軸の軸方向に対して斜めに配置されているものであるので、より確実にトルクリップルを低減することができる。また、電源周波数の種々の成分と関係したトルクリップル、あるいは電源周波数の成分以外の成分が発生した場合に、この成分を相殺することも可能になる。
【００７１】
本発明に係る第８の回転電機によれば、固定子に設けられた磁極、または回転子に設けられた磁極のいずれか一方または両方が回転軸の径方向に対して斜めに配置されているものであるので、より確実にトルクリップルを低減することができる。また、電源周波数の種々の成分と関係したトルクリップル、あるいは電源周波数の成分以外の成分が発生した場合に、この成分を相殺することも可能になる。
【００７２】
本発明に係る第１の滑車駆動装置によれば、回転軸と、この回転軸に沿って直列に固定された複数個の回転子とこの複数個の回転子それぞれに対向した固定子との組からなる複数のモータ部と、上記回転軸の軸方向に上記回転子と直列に配置され、上記回転軸に固定された滑車部と、上記複数のモータ部それぞれを独立に駆動する電源とを備え、上記各モータ部の固定子および／または回転子は、上記回転軸周方向に複数個に分割されたものを溶接により接合して一体化した構造であり、上記固定子および／または回転子の溶接位置は、当該溶接個所が存在する部材における同一磁極に対する上記回転軸周方向位置が上記各モータ部で互いに同一となるようにし、上記モータ部における回転子および固定子の同一磁極の上記回転軸周方向における相対距離を、上記各モータ部で互いに異なるようにしたものであるので、トルクを低下させることなく、トルクリップルを低減することができ、高性能な滑車駆動装置を提供することができる。
【００７３】
本発明に係る第２の滑車駆動装置によれば、回転子を構成する鉄心部と滑車部とが一体に形成されているので、それぞれの接続部分での剛性を高めることができ、トルクリップルの位相を正確に逆位相に合わせることができるので、安定してトルクリップルを低減することが可能となる。
【００７４】
本発明に係る第３の滑車駆動装置によれば、複数のモータ部は、回転軸の軸方向において滑車部の片側に配置されたものであるので、組立工程において、片側から順に行うことができ、生産性が向上する。また、モータ間の距離が近づくため、この間の機械的な剛性が高まり、トルクリップルの位相あわせがさらに容易となる。また、大口径のモータにおいて固定子内径側の空間を有効に活用できる。
【００７５】
本発明に係る第４の滑車駆動装置によれば、複数のモータ部は、回転軸の軸方向において滑車部の両側に配置されたものであるので、滑車部に対して働く力をバランスさせ、滑車部とモータ部に働く力を分散させることができるので、滑車部とモータ部との接続部分における強度を必要以上に高める必要がなく、小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明における実施の形態１の構成を示す部分断面図である。
【図２】  図１のＩＩ−ＩＩ断面（ａ）およびＩＩＩ−ＩＩＩ断面（ｂ）を示す図である。
【図３】  本発明における実施の形態１の巻線の様子を説明するための部分拡大図である。
【図４】  本発明における実施の形態１の巻線の結線状態を説明する図である。
【図５】  実施の形態１における固定子コアのティースの接続状態を示す平面図である。
【図６】  実施の形態１におけるモータコアの溶接の様子を説明するための図である。
【図７】  実施の形態１におけるモータコア溶接時の固定子内径変形の様子を説明するための図である。
【図８】  本発明における実施の形態２の構成を示す部分断面図である。
【図９】  実施の形態１および２の固定子と回転子の位置関係の別例を示す平面図である。
【図１０】  本発明における実施の形態３の構成を示す断面図である。
【図１１】  本発明における実施の形態３の別の構成を示す断面図である。
【図１２】  本発明における実施の形態４の構成を示す断面図である。
【図１３】  本発明における実施の形態５の構成を示す断面図である。
【図１４】  本発明における固定子のスキュー構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１  回転機部、２  駆動部、２ａ，２ｂ  可変電源、３  モータＡ、
３ａ，４ａ  ヨーク部、３ｂ，４ｂ  固定子、３ｃ，４ｃ  電機子巻線、
３ｄ，４ｄ  固定子コア、３ｅ，４ｅ  永久磁石、３ｆ，４ｆ  ティース、
３ｇ，４ｇ  コアブロック、３ｈ，４ｈ  薄肉部、３ｊ，４ｊ  ジョイント部、
３ｋ，４ｋ  コイル巻回部、３ｙ，４ｙ  溶接部、４  モータＢ、５  回転軸、
６，６ａ，６ｂ  回転子、７，７ａ，７ｂ  フレーム、
８，８ａ，８ｂ  ブラケット、９  ベアリング、１０  エンコーダ、
１１  巻上機、１２  滑車部、１３  滑車、１４，１４ａ，１４ｂ  ブレーキ。
【図１】
0004722309.tif 000002
【図２】
0004722309.tif 000003
【図３】
0004722309.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004722309.tif 000007
【図７】
0004722309.tif 000008
【図８】
0004722309.tif 000009
【図９】
0004722309.tif 000010
【図１０】
0004722309.tif 000011
【図１１】
0004722309.tif 000012
【図１２】
0004722309.tif 000013
【図１３】
0004722309.tif 000014
【図１４】
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