(57)【要約】      （修正有）【課題】エレベータ用の牽引駆動部であって、充分に小さい寸法でありながら、高い磁束密度を有する高価な永久磁石を必要としない牽引駆動部を提供する。【解決手段】エレベータのための牽引駆動部が、エレベータの伝達手段を動作させるための滑車５、および同期モータ２を含み、同期モータが、モータ軸の周囲に回転磁界を生成するための少なくとも１つの巻線を備えるステータ１、および少なくとも１つの永久磁石を含むロータ３を含み、ロータがトルクを伝達すべく滑車に接続されている。軸方向および／または半径方向において磁束を集中させるため、モータ軸の方向において上記永久磁石がステータ鉄心よりも長く、さらに／あるいは上記ロータが、モータ軸に直交する円周方向において交互に設けられた複数の個々の永久磁石および個々の磁気扇形領域から構成されている。【選択図】図１
2007308305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータの伝達手段を動作させるための滑車（５）、および
同期モータ（２）
を含み、
前記同期モータが、
モータ軸の周囲に回転磁界を生成するための少なくとも１つの巻線を備えるステータ（１）、および
少なくとも１つの永久磁石（７）を含むロータ（３）
を含み、
前記ロータがトルクを伝達すべく前記滑車に接続されているエレベータのための牽引駆動部であって、
モータ軸の方向において、前記少なくとも１つの永久磁石（７）がステータ鉄心よりも長いことを特徴とする、牽引駆動部。
【請求項２】
エレベータの伝達手段を動作させるための滑車（５）、および
同期モータ（２）
を含み、
前記同期モータが、
モータ軸の周囲に回転磁界を生成するための少なくとも１つの巻線を備えるステータ（１）、および
複数の永久磁石（７）および磁気扇形領域（６）を含むロータ（３）
を含み、
前記ロータがトルクを伝達すべく前記滑車に接続されているエレベータのための牽引駆動部であって、
前記ロータが、モータ軸に直交する円周方向において交互に設けられた複数の個々の永久磁石（７）および個々の磁気扇形領域（６）から構成されていることを特徴とする、牽引駆動部。
【請求項３】
前記永久磁石および磁気扇形領域が、特には非磁性材料からの保持手段（８）によって互いに着脱可能に固定されている、請求項２に記載の牽引駆動部。
【請求項４】
前記永久磁石および磁気扇形領域が、特には溶接、接合、焼結、成型、および／または接着剤によって常に互いに固定されている、請求項２に記載の牽引駆動部。
【請求項５】
永久磁石が、低い磁束密度を有する、請求項１から４の一項に記載の牽引駆動部。
【請求項６】
永久磁石が、フェライト、ポリマーで接合された希土類元素、または希土類元素から製作されている、請求項５に記載の牽引駆動部。
【請求項７】
前記磁気扇形領域が、強磁性体または常磁性体から一部品として製作されている、請求項２から６のいずれかに記載の牽引駆動部。
【請求項８】
前記磁気扇形領域が、保持手段によって互いに着脱可能に固定された強磁性体または常磁性体シートで製作されている、請求項２から６のいずれかに記載の牽引駆動部。
【請求項９】
前記磁気扇形領域が、特には溶接、接合、焼結、成型、および／または接着剤によって常に互いに固定されている強磁性体または常磁性体シートで製作されている、請求項２から６のいずれかに記載の牽引駆動部。
【請求項１０】
ロータ（３）および滑車（５）が、弾性手段（４）によって互いに接続されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の牽引駆動部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータのための牽引駆動部であって、エレベータの伝達手段を動作させるための滑車と、この滑車に接続された永久磁石同期モータとを備える牽引駆動部に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータのための牽引駆動部に、永久磁石ロータを備える同期モータを使用することは、よく知られている。そのようなモータにおいては、ステータ（または、電機子）が、モータの軸の周囲に回転磁界を生成するため、１つ以上の巻線を含む。この磁界が、ステータの内腔の内側に収容されたロータに設けられた１つ以上の永久磁石によって生み出される磁界と相互作用し、ロータを回転させる。
【０００３】
米国特許第６，８２２，３５９号明細書が、永久磁石がロータの周表面に配置されている同期モータのためのロータを開示している。しかしながら、これらの永久磁石は、エレベータのかごを持ち上げるために必要なトルクを生み出すために、高い磁束密度を有さなければならない。そのような高い磁束密度の永久磁石は、例えば焼結された希土類材料から製作されるが、高価であって、牽引駆動部の全体としてのコストを上昇させる。さらに、このような外部の永久磁石の磁束密度が小さすぎる場合、これら磁石が、それらの磁気特性を失うことなくステータ巻線における電流過負荷に耐えることができない。
【０００４】
そこで、永久磁石をロータ自体の内部に配置することが、例えば米国特許第５，６９７，８４８号明細書または米国特許出願公開第２００５／０１６８０８９号明細書から知られている。これにより、永久磁石に隣接するロータ材料が半径方向の磁束を増加させ、磁束密度がより小さく、磁気特性を失うことなく電流過負荷に耐えることができる磁石の使用を可能にしている。
【０００５】
しかしながら、そのような低い磁束密度の磁石で充分なトルクを生み出すためには、それら永久磁石が、より大きな体積を有さなければならない。永久磁石は、ロータの外径からロータの鉄心へと挿入されるため、これらの磁石は、正中面に直交する方向（円周方向）において小さくなければならない。したがって、必要な体積を実現するために、これらの永久磁石は同時に、半径方向において大きくなければならず、結果としてロータの直径が大きくなり、牽引駆動部の全体としての寸法が増加する。これは、特には小さな機械室しか持たず、あるいは機械室を持たないエレベータにおいて、不都合である。
【特許文献１】米国特許第６，８２２，３５９号明細書
【特許文献２】米国特許第５，６９７，８４８号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／０１６８０８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
結果として、トルクの伝達のための軸の周囲に組み付けられるロータ鉄心内に上記永久磁石を設けることは、その通常の製造の困難を呈し、そのように組み込まれる永久磁石の寸法、したがって磁束を制限し、別個独立とされるロータ鉄心ゆえにロータの直径を増加させる。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、エレベータ用の牽引駆動部であって、充分に小さい寸法でありながら、高い磁束密度を有する高価な永久磁石を必要としない牽引駆動部を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、それぞれ請求項１または２に記載の牽引駆動部によって解決される。
【０００９】
本発明によるエレベータのための牽引駆動部は、２本以上のロープまたはベルトにてエレベータの伝達手段を動作させるための滑車、および同期モータを含む。上記同期モータは、モータ軸の周囲に回転磁界を生成するための１つ以上の巻線を備えるステータ、および少なくとも１つの永久磁石を含むロータを有し、上記ロータが、トルクを伝達して上記伝達手段に牽引力を加えるべく上記滑車に接続されている。
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、上記少なくとも１つの永久磁石が、モータ軸の方向において、ステータ鉄心よりも長い。これにより、永久磁石の磁束Ｂがステータ鉄心に向かって軸方向に集中させられ、トルク生成に使用できる磁束を好都合に増加させている。
【００１１】
あくまで説明を目的として、永久磁石が、磁石のＮ極−Ｓ極軸をモータ軸に対して直角に向けつつ実質的にモータ軸の方向に延びている棒であると仮定する。このとき、このような永久磁石の磁力線は、基本的には、モータ軸に直交する平面内を延びている。しかしながら、このような棒状の永久磁石の軸方向の端部においては、磁力線が半球へと広がる。したがって、これら軸方向の端部の磁束は、少なくなる。
【００１２】
本発明の第１の態様によれば、永久磁石をステータ鉄心を超えて延ばすことによって、すなわちこれら軸方向の端部およびそれらの少ない磁束を、ステータ鉄心の外側に位置させることによって、永久磁石とステータ鉄心との間の内側の磁束が、モータ軸に直交する実質的に一様な磁力線をもたらす。したがって、永久磁石の長さをステータ鉄心の長さよりも大きくなるように選択することで、軸方向において磁束を集中させることができる。
【００１３】
この効果は、他の効果によってさらに増幅される。すなわち、永久磁石からの磁界がステータ鉄心に向かって空隙を横切るため、これらの磁力線が、さらに永久磁石の軸方向の端部から半径方向に集中させられる。
【００１４】
このように磁束が集中させられるため、低い磁束密度を有する永久磁石を使用することができ、牽引駆動部の全体としてのコストを好都合に下げることができる。同時に、集中させられた磁束ゆえ、充分なモータトルクを生み出すことができる。結果として、半径方向においてより小さく、したがってロータの直径を減少させる永久磁石を使用しつつ、依然として充分なモータトルクを生み出すことができる。
【００１５】
本発明の第２の態様によれば、ロータが、モータ軸に直交する平面において交互に設けられた複数の個々の永久磁石および個々の磁気扇形領域から構成されている。これにより、永久磁石がロータの一部を形成して別個のロータ鉄心を不要にするため、寸法が小さくきわめて小型なロータがもたらされる。代わりに、ロータ鉄心が軸自体を形成する。このような牽引駆動部は、別個の機械室が設けられていないエレベータシステムに特に有用である。
【００１６】
本発明の第２の態様による牽引駆動部では、円周方向においてより大きくてよく、したがってより大きな体積を有することができ、磁束の増加をもたらしている永久磁石を、容易にロータへと一体化させて、それらの低い磁束密度を補うことができる。内部に永久磁石を有する従来からの同期永久モータと対照的に、本発明の第２の態様によれば、永久磁石が外側から挿入されるのではなく、別個の磁気扇形領域と一体に組み立てられてロータを構成する。これにより、周方向の寸法がより大きい永久磁石を設けることができる。結果として、永久磁石のより低い磁束密度とより大きな体積との積によって定められる充分な磁束を、ロータの直径を小さく保ったままでも実現することができる。
【００１７】
この効果も、他の効果によって増幅される。すなわち、磁気扇形領域が、隣接する永久磁石の磁束を半径方向に集中させて、モータトルクを生じる有効な磁束をさらに増加させる。加えて、好ましくは磁気扇形領域は、例えば鋼など、透磁率が１よりも大幅に大きい強磁性体（μｒ＞＞１）から製作され、あるいは例えばアルミニウム合金など、透磁率が１以上である常磁性体（μｒ≧１）から製作される。
【００１８】
好ましい実施形態においては、本発明の両方の態様が重ね合わせられる。ロータに、モータ軸の方向における長さがステータ鉄心よりも長い１つ以上の永久磁石を設けることで、軸方向において磁束を集中させ、さらに別個の磁気扇形領域をこれら永久磁石に隣接配置して設けることで、さらにモータ軸に直交する半径方向においても磁束を集中させることで、低い磁束密度の永久磁石を使用することができる。したがって、充分に大きなモータトルクを、より低コストかつ頑丈な磁石で生み出すことができる。さらに、磁気扇形領域は、ステータ巻線の電流過負荷に耐えるという永久磁石の能力を向上させる。また、小さなロータ直径を実現して、牽引駆動部の全体寸法を小さくすることができる。さらに、そのようなロータを、大きな周方向の寸法を有する永久磁石の一体化を可能にしつつ、容易に製造することが可能である。
【００１９】
結果として、半径方向および軸方向の磁束の集中、ならびに好ましくは永久磁石の周方向の寸法を大きくすることによって、磁束密度が小さく（したがって、安価である）かつ半径方向の寸法が小さい（ロータの直径を小さくする）永久磁石で、充分な磁束を生み出すことができる。
【００２０】
特には、永久磁石を、ポリマーで接合したフェライトまたは希土類元素から製作することができる。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態においては、磁気扇形領域が、常に互いに固定されている強磁性体または常磁性体シートで製作される。シートは、特には溶接、接合、焼結、成型、または接着剤など、任意の適切な技法で互いに固定することができる。あるいは、そのようなシートを、帯またはねじなどの保持手段によって互いに固定してもよい。このようにして、任意の設計の軽量な磁気扇形領域を製造することができる。特には、磁気扇形領域は、切り分けケーキの形態であってよく、互いに組み立てられたときに実質的に円柱形のロータを形成できる。
【００２２】
永久磁石および磁気扇形領域を、保持手段によって互いに着脱可能に固定することができる。好ましい実施形態においては、これら保持手段が、非磁性材料から製作される。保持手段は、磁気扇形領域および永久磁石の周囲に巻き付けられる帯、ならびに／あるいは磁気扇形領域および／または永久磁石が、例えばねじまたは弾性的な切り欠きによって固定される軸方向端部の板を含むことができる。これにより、個々の磁気扇形領域または永久磁石を容易に交換することができ、保守を改善することができる。あるいは、永久磁石および磁気扇形領域を、特には溶接、接合、焼結、成型、または接着剤などによって、常に互いに固定することができる。さらに、着脱可能または恒久的に一体に組み立てられる永久磁石および磁気扇形領域によって、ロータをモジュール式のやり方で製造することが可能である。例えば、より磁束が少ないが軽量であって安価であるロータが必要とされる場合に、１つ以上の永久磁石を、非磁性のダミーで置き換えることができる。
【００２３】
このように、ロータを、単に磁気扇形領域および永久磁石を組み立てて一体に固定するだけで、迅速、安価、かつ簡単なやり方で製造できる。好ましい実施形態においては、磁気扇形領域が、一体に組み立てられたときに永久磁石を収容する空洞を形成し、したがって永久磁石がロータ内に堅固に固定される。
【００２４】
好ましい実施形態においては、ロータおよび滑車が、弾性手段によって互いに接続される。すなわち、モータのトルクを軸へと伝えるために別個独立の軸が不要である。さらに、モータまたは滑車によって引き起こされる振動を、減衰させることができる。またさらには、ロータの軸と滑車の軸との間の整列ずれを、補償することができる。また、モータトルクの変動を、エレベータのかごに直接伝えることなく吸収することができる。反対に、滑車に作用する負荷の変動が、同期モータに直接作用することがなく、同期モータを好都合に過負荷から保護することができる。
【００２５】
さらなる目的、特徴、および利点を、特許請求の範囲および後述する好ましい実施形態から導出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１に示されているように、本発明の一実施形態による牽引駆動部は、エレベータの伝達手段（図示されていない）へと牽引力を加えるために滑車５を含む。牽引駆動部は、エレベータの通路自体に設置することができ、あるいは別個の機械室（やはり図示されていない）に配置することができる。
【００２７】
ロータ３が、弾性手段４によって上記滑車５へと接続されている。この手段は、モータのトルクを伝えることができる任意の弾性材料から製作することができる。特には、上記弾性手段を、好都合には母材を補強するために繊維（例えば、カーボン繊維またはガラス繊維）を含むことができるプラスチックまたは樹脂から製作することができる。他の実施形態においては、金属板を、所望の弾性特性をもたらすように適宜に形作ることができる。
【００２８】
上記ロータ３の周囲には、ステータ１が、自身の軸に沿ってロータを収容しつつ設けられている。上記ステータは、鋼板から構成されており、複数のコイル（図示されていない）を構成する１つ以上の巻線を収容するための溝が、鋼板に設けられている。好都合なことに、従来からのステータを、本発明の一実施形態による牽引駆動部に使用することができる。
【００２９】
ロータの構造を、モータの軸に直交する断面を示している図２から、最もよく見ることができる。図２に例として示されているように、ロータ３は、８つの磁気扇形領域６および８つの永久磁石７で構成されており、磁気扇形領域６および永久磁石７が、円周方向において互いに交互に隣接して配置されている。ここで、「Ｎ」および「Ｓ」はそれぞれ、１つの永久磁石７のＮ極およびＳ極を指し示しており、永久磁石７が、対応する極を互いに隣接させるように向けられている。
【００３０】
図３から見ることができるとおり、それぞれの磁気扇形領域６は、半径方向内側の先細りの端部を備える実質的に切り分けケーキ状の断面を有し、全ての磁気素子６が一体に組み立てられたとき、基本的には、中心軸をモータの軸に整列させてなる円柱が形成される。それぞれの磁気扇形領域６の半径方向内側および外側の端部は、円周方向に突き出しており、隣接する磁気扇形領域の間に実質的に棒状の永久磁石７を収容する空洞を形成している。
【００３１】
磁気扇形領域６は、軸方向の両端においてねじによってポット状の保持手段８へと取り付けられる。これらの保持手段８は、モータハウジング（図示されていない）によって軸受９を介して支持されている。このように、ロータ３の全体が別個のモータ軸を備えることなく磁気扇形領域６および永久磁石７から構成されることで、ロータの直径が小さくなると同時に、永久磁石７の体積が、磁束密度の小さい磁石でも充分なモータトルクを生成できるようになっている。さらに、ロータ全体の製造が、磁気扇形領域６および永久磁石７を、例えば本実施形態に示されているように保持板８によって互いに固定するだけでよく、安価かつ簡単である。他の実施形態（図示されていない）においては、磁気扇形領域６および永久磁石７が、磁気扇形領域６をそれらの外周の突き出しにおいて一体に溶接することによって、互いに固定される。
【００３２】
本実施形態の磁気扇形領域は、鋼などの強磁性体から一部品として製作される。したがって、これらが、図２に示されているように半径方向において磁束１０を集中させる。したがって、ロータの直径が小さいにもかかわらず、この牽引駆動部によって充分なモータトルクを生み出すことができる。小さくなるものの、同様の効果が、常磁性体から製作される磁気扇形領域にも当てはまる。
【００３３】
他の実施形態（図示されていない）においては、磁気扇形領域が、個々のシートを例えば溶接によって互いに固定して構成される。結果として、軽量な磁気扇形領域をもたらして、牽引駆動部の全体としての重さを減らすことができる。
【００３４】
図１に示されているように、永久磁石のモータの軸方向の長さは、ステータ１の軸方向の長さよりも大きく、すなわちロータがステータを超えて突き出している。したがって、磁束１１が、図１に示されているように軸方向において集中させられる。
【００３５】
このように永久磁石の寸法および隣接する磁気扇形領域６によって集中させられた軸方向の磁束１１および半径方向の磁束１０によれば、永久磁石７をフェライトなどの磁束密度の小さい安価な材料から製作しつつ、大きなモータトルクを生み出すことができ、かつ電流過負荷に耐えることができる。
【００３６】
本発明の一好ましい実施形態を、次のとおりまとめることができる。すなわち、エレベータのための牽引駆動部が、エレベータの伝達手段を動作させるための滑車５、および同期モータを含み、上記同期モータが、モータ軸の周囲に回転磁界を生成するための少なくとも１つの巻線を備えるステータ１、および少なくとも１つの永久磁石７を含むロータ３を含み、上記ロータがトルクを伝達すべく上記滑車に接続されている。本発明によれば、軸方向および／または半径方向において磁束を集中させるため、モータ軸の方向において上記永久磁石７がステータ巻線よりも長く、さらに／あるいは上記ロータが、モータ軸に直交する円周方向において交互に設けられた複数の個々の永久磁石７および個々の磁気扇形領域６から構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態による牽引駆動部について、モータの軸に沿った断面図を示している。
【図２】図１の牽引駆動部のロータについて、モータの軸に直交する平面における断面図を示している。
【図３】図２のロータの磁気扇形領域の斜視図を示している。
【符号の説明】
【００３８】
１  ステータ
２  同期モータ
３  ロータ
４  弾性手段
５  滑車
６  磁性扇形領域
７  永久磁石
８  保持手段
９  軸受
１０  半径方向の磁束
１１  軸方向の磁束
【図１】
2007308305.tif 000003
【図２】
2007308305.tif 000004
【図３】
2007308305.tif 000005
【外国語明細書】
2007308305.tif 000006
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2007308305.tif 000008
2007308305.tif 000009
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