(57)【要約】【課題】材料費の増大を抑えることができる新規な埋込磁石型電動機、及びこの埋込磁石型電動機を用いたエレベータ用巻上機、及びこのエレベータ用巻上機を用いたエレベータ、及びこの埋込磁石型電動機を用いたインホイールモータ装置を提供することにある。【解決手段】環状に配置した複数の磁極ピースの隣り合う磁極ピースの間にセグメント磁石を夫々配置して磁極組立体を構成し、磁極組立体の両側の側面の磁極ピース及びセグメント磁石が位置する環状領域に、磁極ピースの半径方向長さより短い半径方向長さを有する非磁性金属材料からなる円環状の固定リングを配置すると共に、非磁性金属材料からなる連結部材によって磁極ピースを挟み込んだ固定リングを所定の長さの空隙を介して被回転部材に連結した。固定リングの面積を少なくして使用する非磁性金属材料の使用量を少なくでき材料費の増大を抑えることができる。また、磁極ピースの側面側及び内周面或いは外周面が空気層であるため漏洩磁束を少なくでき、効率よくトルクを得ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に配置した複数の磁極ピースの隣り合う前記磁極ピースの間にセグメント磁石を夫々配置して磁極組立体を構成し、前記磁極組立体と対向して配置された複数の固定鉄心とこれに巻回されたコイルからなる固定子組立体とを備えた埋込磁石型電動機において、
前記磁極組立体の両側の側面の前記磁極ピース及び前記セグメント磁石が位置する環状領域に、前記磁極ピースの半径方向長さより短い半径方向長さを有する非磁性金属材料からなる円環状の固定リングを前記磁極ピースを挟み込むように配置すると共に、非磁性金属材料からなる連結部材によって前記磁極ピースを挟み込んだ前記固定リングを所定の長さの空隙を介して被回転部材に連結したことを特徴とする埋込磁石型電動機。
【請求項２】
請求項１において、
前記固定子組立体は環状に形成されており、前記環状の磁極組立体は前記固定子組立体の外周側、或いは内周側に所定のエアギャップを有して配置されていることを特徴とする埋込磁石型電動機。
【請求項３】
請求項２において、
前記磁極ピースと、前記磁極ピースを挟み込む前記固定リングには前記連結部材が挿通される挿通孔が形成されており、前記被回転部材に植立された前記連結材に前記挿通孔を通して前記磁極ピースと前記固定リングが前記連結部材に固定されていることを特徴とする埋込磁石型電動機。
【請求項４】
請求項３において、
前記連結部材は棒状であり、前記被回転部材と前記固定リングとの間に前記空隙を形成するための大径段部を有しており、前記大径段部側に前記固定リングと前記磁極ピースを寄せて固定することで前記空隙を形成することを特徴とする埋込磁石型電動機。
【請求項５】
請求項３において、
前記連結部材は、すべての前記磁極ピースと前記固定リングを固定するか、或いは前記磁極ピースの特定の磁極ピースと前記固定リングを固定することを特徴とする埋込磁石型電動機。
【請求項６】
運転指令に基づき駆動される電動機と、前記電動機によって回転され乗りかごに連結された主ロープを巻き取るシーブと、前記シーブと被回転部材を介して一体的に構成された制動面を備えたエレベータ用巻上機において、
前記電動機は、環状に配置した複数の磁極ピースの隣り合う前記磁極ピースの間にセグメント磁石を夫々配置して磁極組立体を構成し、前記磁極組立体と対向して配置された複数の固定鉄心とこれに巻回されたコイルからなる環状の固定子組立体とを備えた埋込磁石型電動機であって、
前記磁極組立体の両側の側面の前記磁極ピース及び前記セグメント磁石が位置する環状領域に、前記磁極ピースの半径方向長さより短い半径方向長さを有する非磁性金属材料からなる円環状の固定リングを前記磁極ピースを挟み込むように配置すると共に、非磁性金属材料からなる連結部材によって前記磁極ピースを挟み込んだ前記固定リングを所定の長さの空隙を介して前記被回転部材に連結したことを特徴とするエレベータ用巻上機。
【請求項７】
請求項６において、
前記環状の磁極組立体は、前記固定子組立体の外周側、或いは内周側に所定のエアギャップを有して配置されていることを特徴とするエレベータ用巻上機。
【請求項８】
請求項７において、
前記磁極ピースと、前記磁極ピースを挟み込む前記固定リングには前記連結部材が挿通される挿通孔が形成されており、前記被回転部材に植立された前記連結材に前記挿通孔を通して前記磁極ピースと前記固定リングが前記連結部材に固定されていることを特徴とするエレベータ用巻上機。
【請求項９】
一端が昇降路に固定された主ロープが通過する乗りかごプーリを備えた乗りかごと、他端が昇降路に固定された前記主ロープが通過する釣り合い錘プーリを備えた釣り合い錘と、前記釣り合い錘と前記乗りかごの間で前記主ロープが巻き掛けられたシーブ及びこのシーブを回転させる電動機より構成されたエレベータ用巻上機とを備えたエレベータにおいて、
前記エレベータ用巻上機は、請求項６乃至請求項８の何れかに記載されたエレベータ用巻上機であることを特徴とするエレベータ。
【請求項１０】
外周にタイヤを固定したホイールを車軸に回転自在に設けると共に、前記ホイールの内部に電動機を配置し、前記電動機からの回転を被回転部材を介して前記ホイールに伝達して前記ホイールを回転することで前記タイヤを回転駆動させるインホイールモータ装置において、
前記電動機は、環状に配置した複数の磁極ピースの隣り合う前記磁極ピースの間にセグメント磁石を夫々配置して磁極組立体を構成し、前記磁極組立体と対向して配置された複数の固定鉄心とこれに巻回されたコイルからなる固定子組立体とを備えた埋込磁石型電動機であって、
前記磁極組立体の両側の側面の前記磁極ピース及び前記セグメント磁石が位置する環状領域に、前記磁極ピースの半径方向長さより短い半径方向長さを有する非磁性金属材料からなる円環状の固定リングを前記磁極ピースを挟み込むように配置すると共に、非磁性金属材料からなる連結部材によって前記磁極ピースを挟み込んだ前記固定リングを所定の長さの空隙を介して前記被回転部材に連結したことを特徴とするインホイールモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は環状に配置した複数の磁極ピースの隣り合う磁極ピースの間にセグメント磁石を配置した埋込磁石型電動機、及びこの埋込磁石型電動機を用いたエレベータ用巻上機、及びこのエレベータ用巻上機を用いたエレベータ、及びこの埋込磁石型電動機を用いたインホールモータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石を使用した永久磁石式電動機は、永久磁石を設けた回転子と電機子巻線を設けた固定子との間の磁力によって回転トルクを生み出す構成である。この回転トルクは、回転子と固定子の構造が同一であれば、回転子と固定子が相互に向かい合っている面の面積、すなわち、エアギャップ面の面積とおよそ比例関係にある。
【０００３】
したがって、同一構造の永久磁石式電動機で回転トルクを大きくするにはエアギャップ面の面積を大きくすれば良いものである。エアギャップ面の面積を大きくする方法は２つあり、１つ目の方法はエアギャップ面の回転軸方向の寸法、すなわち、回転子及び固定子の軸方向の長さを長くする方法である。また、２つ目の方法はエアギャップ面の半径を長くして周方向の長さを長くする方法である。
【０００４】
このように、環状であるエアギャップ面の面積は回転子及び固定子の軸方向の長さに比例し、エアギャップ面の半径の２乗に比例する。したがって、大きな回転トルクを必要とする場合は、永久磁石式電動機ではエアギャップ面の半径を長くすれば良いものである。
【０００５】
一方、エアギャップ面の単位面積当りの回転トルクを大きくする永久磁石の配置構成は、永久磁石をスポーク状に回転子の鉄心に埋め込んだ構成である。スポーク状に永久磁石を配置すると、電動機の回転軸と直交する断面で見た場合、略長方形の永久磁石の短辺の垂直二等分線が回転軸中心を通るように永久磁石が配置され、その周囲を囲うように積層鋼板で構成される回転子鉄心が配置されるものである。一般的に永久磁石を回転子内に埋め込んだ電動機は埋込磁石型電動機と呼ばれている。
【０００６】
そして、このような永久磁石をスポーク状に回転子鉄心に埋め込んだ埋込磁石型電動機の回転トルクを大きくするために、エアギャップ面の半径を長くする場合、加工機械の寸法制約等によって大きな外径の回転子鉄心を一体形成するのが困難である。このため、回転子を周方向に分割し、環状に配置した複数の磁極ピースの隣り合う磁極ピースの間にセグメント磁石を配置した回転子が提案されている。尚、複数の磁極ピースと複数のセグメント磁石の組み合わせとした理由は、磁石トルクとリラクタンストルクを発生することで回転トルクを大きくするためである。
【０００７】
例えば、特開２０１４−６８４７３号公報（特許文献１）には、環状に配置された磁極ピースの隣り合う磁極ピースの間にセグメント磁石を配置した構成の埋込磁石型電動機が記載されている。この特許文献１では、磁極ピースやセグメント磁石を一体的に結合するため、合成樹脂を使用して一体化する構成だと強度や耐熱性に限界があるとの理由で、ステンレス鋼等の非磁性金属材料で作られた基台（筒状部材）に磁極ピースやセグメント磁石を一体化するものである。
【０００８】
また、特開２０００−２１７２８６号公報（特許文献２）には、磁極ピースやセグメント磁石の側面の全面に密着する非磁性金属材料からなる円板状の保持板を使用し、この保持板によって磁極ピースやセグメント磁石を結合した構成の埋込磁石型電動機が記載されている。特許文献２では、一方の保持板は回転軸と一体化された円板であり、他方の保持板（保持リング）は円環である。円板状の保持板には磁極ピースやセグメント磁石が密着して固定され、これによって回転トルクを回転軸に伝えるものである。一方、円環状の保持リングはこれも磁極ピースやセグメント磁石に密着して固定され、磁極ピースとセグメント磁石とを一体的に保持するものである。これらの固定にはネジや接着剤が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−０６８４７３号公報
【特許文献２】特開２０００−２１７２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１に記載された埋込磁石型電動機では、非磁性金属材料を用いて作成する基台は、大きなトルクを伝達できるようにステンレス鋼のような大きな強度を備えた非磁性金属材料で作成する必要があるので、材料費が増大するという理由から製品価格が高くなる課題がある。尚、特許文献１では磁極ピースと基台の嵌合部を高精度に加工する必要があるため、製造のための加工費が増大するという副次的な課題もある。
【００１１】
また、特許文献２に記載された埋込磁石型電動機では、大きなトルクを伝達する円板状の保持板の強度を確保するため、保持板を板厚の厚い金属材料で構成する必要がある。また、この保持板は磁極ピースとセグメント磁石とが密着して固定されているので、効率良く回転トルクを得るには、磁極ピースからの漏洩磁束を抑制する必要がある。このために、保持板をステンレス鋼のような大きな強度を備えた非磁性金属材料で厚く製作する必要があるので、材料費が増大して製品価格が高くなる課題がある。
【００１２】
更に、両特許文献に記載の埋込磁石型電動機においては、ステンレス鋼等の大きな強度を備えた非磁性金属材料から作られた基台や円板状の保持板を使用しているため、重量がかなり重くなり、組み込まれる製品の重量にも影響を与えるという課題もあった。
【００１３】
本発明の主たる目的は、材料費の増大を抑えることができる新規な埋込磁石型電動機、及びこの埋込磁石型電動機を用いたエレベータ用巻上機、及びこのエレベータ用巻上機を用いたエレベータ、及びこの埋込磁石型電動機を用いたインホールモータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の主たる特徴は、環状に配置した複数の磁極ピースの隣り合う磁極ピースの間にセグメント磁石を夫々配置して磁極組立体を構成し、磁極組立体の両側の側面の磁極ピース及びセグメント磁石が位置する環状の領域に、磁極ピースの半径方向長さより短い半径方向長さを有する非磁性金属材料からなる円環状の固定リングを配置すると共に、非磁性金属材料からなる連結部材によって磁極ピースを挟み込んだ固定リングを所定の長さの空隙を介して被回転部材に連結した、ところにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、磁極ピース及びセグメント磁石の半径方向長さより短い半径方向長さの固定リングによって磁極ピースや、セグメント磁石を固定しているので、固定リングの面積を少なくして使用する非磁性金属材料の使用量を少なくでき、材料費の増大を抑えることができる。また、磁極ピースの側面側及び内周面或いは外周面が空気層であるため漏洩磁束を少なくでき、効率よくトルクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例になる埋込磁石型電動機の回転子の正面図である。
【図２】図１に示す回転子の一部を分解して斜めから見た分解斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図４】図１に示す回転子における永久磁石が生成する磁力線の説明図である。
【図５】図１に示す回転子の組み立て方法を説明する説明図である。
【図６】図１に示す円環状の固定リングを分割した構成を示す正面図である。
【図７】本発明になるエレベータ用巻上機を使用した機械室レスエレベータの構成図である。
【図８】本発明の埋込磁石型電動機を使用したエレベータ用巻上機の第１の実施例を示す断面図である。
【図９】本発明の埋込磁石型電動機を使用したエレベータ用巻上機の第２の実施例を示す断面図である。
【図１０】本発明の埋込磁石型電動機を使用したインホイールモータ装置の実施例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
【００１８】
本発明の一実施例になる埋込磁石型電動機の回転子の構成を図１乃至図４を用いて説明する。
【００１９】
図１において、回転子は、磁性材料から形成され環状に配置された複数の磁極ピース１と、この磁極ピース１の隣り合う磁極ピースの間に配置された複数のセグメント磁石２を備えている。そして、これらの磁極ピース１とセグメント磁石２は組み合わされて円環状の磁極組立体３として構成されている。
【００２０】
磁極組立体３は回転中心軸４と直交する平面上にあって、回転中心軸４と同心である円周上に位置する円環状領域に磁極ピース１とセグメント磁石２が交互に環状に配置されている。それぞれのセグメント磁石２は、自身の磁力、接着剤、磁極ピース１間への圧入、後述する固定リングによる拘束等の固定手段を用いて磁極ピース１と相互に固定されている。本実施例ではこれらの固定手段を単一で用いるか、或いは組み合わせて用いるか任意である。磁極ピース１とセグメント磁石２とが相互に強固に固定されていれば良いものである。
【００２１】
また、セグメント磁石２の磁極は夫々のセグメント磁石２の配置方向に沿って着磁されている。そして、隣接するセグメント磁石２では互いのＳ極、もしくはＮ極が向かい合っている。つまり、セグメント磁石２の磁極の配置は、周方向に…［Ｎ-Ｓ］［Ｓ-Ｎ］［Ｎ-Ｓ］［Ｓ-Ｎ］…の順序で配置されている。
【００２２】
更に、磁極組立体３の軸方向の両側の側面には、非磁性金属材料からなる円環状の固定リング５が配置されている。この固定リング５は、夫々の磁極ピース１とセグメント磁石２を一体的に結合、保持するための機能を有している。非磁性金属材料としては、強度が大きく靱性に富むステンレス鋼が使用されている。
【００２３】
また、固定リング５は、回転中心軸４と直交する平面に投影したとき、磁極組立体３と重なり、更に磁極ピース１及びセグメント磁石２の半径方向の長さＬ１に対して、固定リング５の半径方向の長さＬ２の方が短く形成されている。固定リング５の機能は、基本的には磁極ピース１とセグメント磁石２を挟み込んで一体的に結合するものである。
【００２４】
磁極組立体３の両側に配置された固定リング５は、図示しない連結ロッドとナットによって固定部６で磁極ピース１を挟むように固定されている。固定部６の具体的な構成は後述するが、固定部６は磁極ピース１に等角度毎に複数個所に設けられている。本実施例では磁極ピース１の１個を挟んで８か所の固定部６が設けられている。
【００２５】
このようにして、複数の磁極ピース１、複数のセグメント磁石２が1対の円環状の固定リング５によって一体化されて回転子組立体７を形成している。上述した通り、固定リング５は、回転中心軸４と直交する平面に投影したとき、磁極組立体３と重なる。
【００２６】
このため、例えば、特許文献２にあるような従来の保持板では、磁極組立体３の側面の全体をすべて覆う形状であったが、本実施例で使用する固定リング５は、磁極組立体３の磁極ピース１及びセグメント磁石２が存在する領域内にだけ存在するため、ステンレス鋼のような価格の高い材料の使用量を低減することができるものである。また、円板ではなく、円環状の固定リング５としているため、その重量も低減できるものである。
【００２７】
上述した回転子組立体７は、被回転部材８と連結され、被回転部材８から回転出力として外部に出力されるものである。被回転部材８は回転子組立体７の回転によって回転されることを意味し、被回転部材８は自身で回転出力を出力しても良いが、被回転部材８の回転中心軸４に回転軸を設けて出力するようにしても良いものである。尚、回転子組立体７の内側の円形状の空間には、種々の機構部を収納することができるので、この電動機を組み込んだ駆動機器の軸方向長さを短縮することができる。
【００２８】
次に、回転子組立体７と被回転部材８を連結する構成について、図２、図３を用いて説明する。図２において、一対の固定リング５には挿通孔５Ａが形成され、磁極ピース１にも挿通孔１Ａが形成され、更に被回転部材８に固定孔８Ａが形成されている。これらの挿通孔５Ａ、挿通孔１Ａ、固定孔８Ａは、回転子組立体７を被回転部材８に組み込んだ時にそれぞれの中心がほぼ一致する寸法に決められている。
【００２９】
したがって、被回転部材８の固定孔８Ａに連結部材である棒状の連結ロッド９を固定し、この状態で回転子組立体７の被回転部材８側の固定リング５の挿通孔５Ａ、磁極ピース１の挿通孔１Ａ及び被回転部材８とは反対側の固定リング５の挿通孔５Ａを連結ロッド９に挿通し、連結ロッド９の先端をナット締めすれば被回転部材８と回転子組立体７が強固に連結されるものとなる。このように、磁極ピース１を固定するためには、単に磁極ピース１に挿通孔１Ａを設け、これに連結ロッド９を通して固定するだけなので、磁極ピース１の加工に高い精度がさほど必要なく、加工費が増加するのを抑制することができる。
【００３０】
図３を用いて更に詳細に説明すると、被回転部材８に設けた固定孔８Ａは内部にネジ溝が切ってあり、このネジ溝に連結ロッド９の根本側に切られたネジを螺合させて、連結ロッド９を被回転部材８に植立、固定する。被回転部材８と被回転部材８側の固定リング５との間には所定の長さの空間Ｇを形成するための大径段部９Ａが形成されている。空間Ｇは空気層であるため磁気抵抗が大きく、磁極ピース１の側面から漏れ出る漏洩磁束を低減できる。このため、特許文献２にあるような非磁性体の円板状の保持板を用いる必要がなくなり、ステンレス鋼のような価格の高い非磁性金属材料の使用量を低減することができるものである。
【００３１】
そして、この大径段部９Ａを介して連結ロッド９が固定リング５、磁極ピース１及び固定リングの挿通孔１Ａ、５Ａを挿通している。連結ロッド９の先端側にもネジが切られており、このネジ部分にナット１０が螺合されて、固定リング５、磁極ピース９が大径段部９Ａ側に寄せられている。そして、大径段部９Ａとナット１０の間で一対の固定リング５で磁極ピース１を挟み込んで固定している。この連結ロッド９は図１にあるように固定部６に対応しており、複数の連結ロッド９によって回転子組立体７の回転が被回転部材８に伝達されるものである。
【００３２】
図４に固定子と回転子の間を部分的に拡大した図を示している。固定子側の固定子鉄心１１ａ、１１ｂには図示しないコイルが巻回されており、固定子鉄心１１ａ、１１ｂは回転子組立体７の磁極ピース１ａ、１ｂ、１ｃ及びセグメント磁石２ａ、２ｂと所定の空隙を介して対向している。固定子鉄心１１ａ、１１ｂと磁極ピース１ａ、１ｂ、１ｃの間の空隙はエアギャップ１２と呼ばれている。
【００３３】
図４において、1つのセグメント磁石２ａのＮ極から出た外周側磁力線１３ａと内周側磁力線１４ａは、このＮ極が接している磁極ピース１ａに入る。一方、この磁極ピース１ａは隣のセグメント磁石２ｂのＮ極からの外周側磁力線１３ｂと内周側磁力線１４ｂも入ってきている。したがって、両者が反発しあって、外周側磁力線１３ａ、１３ｂは磁極ピース１ａの外周表面から出て行く。同様に内周側磁力線１４ａ、１４ｂは磁極ピース１ａの内周表面から出て行くが、内周面は空気層だけであるため磁気抵抗が大きく、外周側磁力線１３ａ、１３ｂ側に流れるようになる。
【００３４】
外周側磁力線１３ａ、１３ｂは固定子鉄心１１ａ、１１ｂが近くにあるので、多くの外周側磁力線１３ａ、１３ｂが磁気ピース１ａの外周表面から出て、エアギャップ１２を介して固定子鉄心１１ａ、１１ｂを経由して、隣の磁極ピース１ｂ、１ｃの外周表面に入り、元のセグメント磁石２ａ、２ｂのＳ極へ入るものである。
【００３５】
同様に、磁極ピース１の側面も非磁性金属材料からなる固定リング５以外は空気層であるため、漏洩磁束の漏れ出しが抑制されて外周側磁力線１３ａ、１３ｂ側に流れるようになる。
【００３６】
このように、本実施例の回転子組立体によれば、円環状の固定リングが固定されている両側面と、内周面の近傍に磁性体がなく空気層となっている。このため、これらの方向の磁気抵抗が大きくなり、電動機のトルクに寄与しない磁力線が無駄に漏洩しないので、セグメント磁石２の磁力を有効に利用できるようになる。
【００３７】
尚、回転子組立体が固定子組立体の外周側に位置する場合は、円環状の固定リングが固定されている両側面と、外周面の近傍に磁性体がなく空気層となる。このため、これらの方向の磁気抵抗が大きくなり、電動機のトルクに寄与しない磁力線が無駄に漏洩しないので、セグメント磁石２の磁力を有効に利用できるようになる。
【００３８】
以上述べた通り、本実施例によれば、磁極ピース１及びセグメント磁石２の半径方向長さより短い半径方向長さの固定リング５によって磁極ピース１や、セグメント磁石２を固定しているので、固定リング５の面積を少なくして使用する非磁性金属材料の使用量を少なくでき、材料費の増大を抑えることができる。
【００３９】
また、回転子組立体７の円環状の固定リングが固定されている両側面と、内周面或いは外周側の近傍に磁性体がなく空気層となっている。このため、これらの方向の磁気抵抗が大きくなり、電動機のトルクに寄与しない磁力線が無駄に漏洩しないので、セグメント磁石２の磁力を有効に利用できるようになる。
【００４０】
次に、回転子組立体の組立方法の一例を図５に基づき説明する。図５において、揃え治具２０は、回転子組立体７の完成時の磁極ピース１の外径と等しい内径を有した円筒壁２１と、この円筒壁２１と直交する底面壁２２とを備えた円筒形状に構成されている。
【００４１】
磁極ピース１と同数の押し治具２３は、底面壁２２に等角度間隔で放射状に配置された軌道２４の上を中心側から外周側へ放射状に移動可能に構成されている。そして、それぞれの押し治具２３はこの軌道２４に対して対称な２つの案内面２５を備えており、この２つの案内面２５がなす角は、磁極ピース１のセグメント磁石２と接する２面のなす角よりも僅かに大きく設定されている。
【００４２】
そして、揃え治具２０の内部に配置された複数の押し治具２３に磁極ピース１を配置し、複数の押し治具２３を軌道２４に沿って外周側へ移動すると、それぞれの磁極ピース１は、対応する押し治具２３に押されて、揃え治具２０の円筒壁２１に接するとともに、磁極ピース１のセグメント磁石２と接する２面の中央は等角度間隔で配置されることになる。
【００４３】
次に、磁極ピース１を配置した状態で、一方の固定リング５を磁極ピース１に局所的に加締め等の方法で固定することで、複数の磁極ピース１の外周径、角度間隔とも所望の値として固定リング５と磁極ピース１を仮り固定する。加締めの方法は、例えば夫々の磁極ピース１に凹部を形成しておき、この凹部に向けて固定リング５を押し金具で押し出すことで両者を固定することができる
そして、固定リング５を磁極ピース１に固定した後、押し治具２３を揃え治具２０の中心側へ移動させ、揃え治具２０から仮り固定した固定リング５と磁極ピース１を取り外し、隣り合う磁極ピース１の間にセグメント磁石２を挿入してから、他方の固定リング５を上述した加締めによって磁極ピース１に固定することで、回転子組立体７が完成されるものである。
【００４４】
ここで、図６に示すように固定リング５を円周方向に複数に分割することも可能である。固定リング５を一体的に作成する場合は母材となる板金の無駄が多いが、図６に示すように、４分割された固定リング１５とすると板金の無駄を少なくすることができ、材料取りを向上することができる。尚、図６には直線状の分割線１６の例を示したが、他の形状であっても同様である。
【００４５】
以上に例示した組立方法によれば、磁極ピース１や固定リング５の寸法公差によらず、磁極ピース１の外径と角度間隔を高精度で得ることができる。このようにして作られた回転子組立体７を図２、図３に示す方法で被回転部材８に組み込めば、回転子と被回転部材８を一体化できるものである。そして、この回転子組立体７を図示しない固定子組立体の内部に組み込むことによって埋込磁石型電動機が完成されるものでる。
【００４６】
尚、図２、図３に示す回転子組立体７と被回転部材８とを連結する連結ロッド９は、全ての磁極ピース１に設けて良く、これによれば固定リング５の必要とする強度を低減しても固定リング５と夫々の磁極ピース１を強固に連結できる。一方、所定の決められた磁極ピース１だけに連結ロッド９を設けることもでき、これによれば、組立工数を削減することができる。いずれの方法で回転子組立体７と被回転部材８を連結するかは任意であり、適切な方法で両者を連結すれば良いものである。
【００４７】
以上に説明した実施例では、回転子組立体７が固定子組立体の内周側にある、所謂、インナーロータ型の電動機について説明したが、回転子組立体７が固定子組立体の外周側にある、所謂、アウターロータ型の電動機についても適用できることは言うまでもない。この場合は、環状の回転子組立体の内周側に固定子組立体が配置される構造となる。
【００４８】
次に、上述した埋込磁石型電動機をエレベータの巻上機に適用した実施例を図７乃至図９に基づき説明する。尚、図８はインナーロータ型の電動機として巻上機に組み込んだものであり、図９はアウターロータ型の電動機として巻上機に組み込んだものである。
【００４９】
図７は機械室レスエレベータの概略を示しており、主ロープ３０の両端３０ａ、３０ｂは昇降路の上端の天井付近に固定されている。主ロープ３０の途中には乗客等を積載する乗りかご３１が乗りかごプーリ３１Ａ等を介して懸架されており、また、乗りかご３１と重量バランスを取るための釣り合い錘３２も釣り合い錘プーリ３２Ａ等を介して懸架されている。
【００５０】
そして、主ロープの３０の一部が巻上機３４のシーブに巻き掛けられ、巻上機３４を駆動することで乗りかご３１を昇降させている。巻上機３４は、図示しない運転制御器からの運転指令によって制御されており、エレベータホールからの呼び階信号や乗りかご３１からの行先階信号に応じて運転制御器から運転指令を与えられるものである。
【００５１】
この巻上機３４は、昇降路内の乗りかご３１や釣合おもり３２の昇降動作領域と干渉しない場所に、回転軸を水平にして設置されている。このため、水平方向の寸法、すなわち、電動機の幅厚を長くできないので、エアギャップ面の半径を大きくした上述した磁石埋込型電動機を用いて必要なトルクを得るようにしている。
【００５２】
次に、巻上機３４の具体的な構成について説明する。図８はインナーロータ型の電動機として構成した巻上機３４の断面を示している。尚、図８では本発明に関係する構成部分について示している。
【００５３】
図８において、主ロープ３０はシーブ３５の溝部３６に巻き掛けられる。このシーブ３５は、巻上機３４に制動をかけるブレーキ装置のブレーキシューが押し当てられる制動面３７と一体化されている。シーブ３５と制動面３７とは環状の被回転部材３８によって結合されており、シーブ３５と制動面３７とは被回転部材３８によって一体的な構成とされている。このため、シーブ３５と被回転部材３８及び制動面３７とは、鍛造や切削等の加工によって一体的に形成するか、制動面３７と被回転部材３８を一体的に形成し、その後シーブ３５にボルトによって固定して一体化することで製作できる。
【００５４】
被回転部材３８の外周囲の一部には、図２、図３に示す連結ロッド９が植立して固定されており、これに回転子組立体７が固定されている。この回転子組立体７と被回転部材３８の構成と固定構造は図１乃至図３に示したものと同様であるので説明は省略する。そして、被回転部材３８と回転子組立体７とは連結ロッド９によって連結されているので、回転子組立体７の回転は被回転部材３８を介してシーブ３５に伝えられる。
【００５５】
シーブ３５には主ロープ３０が巻き掛けられており、この主ロープ３０は乗りかご３１と釣り合い錘３２を懸架しているために大きな張力を受けている。このため、この荷重を受けるシーブ３５、ブレーキの制動力を受ける制動面３７、及びシーブ３５と制動面３７の間にある被回転部材３８は高い剛性を有している。
【００５６】
特に、被回転部材３８は上記した剛性の他に、回転子組立体７の回転を伝える機能を備えているため、板厚が厚く形成されている。したがって、この被回転部材３８に連結ロッド９を固定するためのネジを充分切れる厚さを備えている。尚、更に厚さが必要な場合は、連結ロッド９のネジが切られる部分だけ板厚を厚く形成することも可能である。
【００５７】
シーブ３５はベアリング３９を介して回転支軸４０に回転自在に支持されている。回転支軸４０は本体ハウジング４１と一体的に設けられており、本体ハウジング４１から外側に延びた平板部４２Ａの外周端は被回転部材３８側に折り曲げられており、この折り曲げ部分４３Ａの内周側に環状の固定子組立体４４Ａが固定されている。固定子組立体４４Ａは複数の固定子鉄心４５Ａと、これに巻回された複数のコイル４６Ａとより構成されている。したがって、環状の固定子組立体４４Ａの内周側に回転子組立体７が収納される構成となる。
【００５８】
以上において、固定子組立体４４Ａのコイル４６Ａにインバータ装置から電力が供給されると、回転子組立体７は回転を開始し、この回転は連結ロッド９によって被回転部材３８に伝えられる。被回転部材３８はシーブ３５を回転させ、シーブ３５の溝部３６に巻き掛けられた主ロープ３０を介して乗りかご３１を昇降させるものである。
【００５９】
本実施例においては、上述した埋込磁石型電動機で得られる作用、効果に加えて巻上機に採用することによって次のような作用効果を新たに奏することができる。
【００６０】
被回転部材３８と回転子組立体７を連結ロッド９で連結するだけなので部品点数を削減できる、構造を簡略化できるといった効果を奏することで、最終的に製品単価の上昇を抑えることができるようになる。
【００６１】
また、従来の巻上機の回転子組立体は、固定子組立体と対向する制動面の内側周面に固定されていたので、制動面の内側周面と回転子組立体の間に固定部材が必要となり、半径方向に大きくなる恐れがある。これに対して、本実施例では被回転部材の側面に固定しているため、半径方向に大型化することがないものである。
【００６２】
以上はインナーロータ型の巻上機であったが、次にアウターロータ型の巻上機について説明する。尚、同じ参照番号は同一の構成部品であるので説明は省略する。
【００６３】
回転支軸４０は本体ハウジング４１と一体的に設けられており、本体ハウジング４１から外側に延びた平板部４２Ｂの外周端は被回転部材３８側に折り曲げられており、この折り曲げ部分４３Ｂの外周側に環状の固定子組立体４４Ｂが固定されている。固定子組立体４４Ｂは複数の固定子鉄心４５Ｂと、これに巻回された複数のコイル４６Ｂとより構成されている。したがって、環状の固定子組立体４４Ｂの外周側に回転子組立体７が配置される構成となる。
【００６４】
本体ハウジング４１の平板部４２Ｂは、折り曲げ部分４３Ｂの更に外周側に向けて延びるカバー部４７を形成している。カバー部４７は固定子組立体４４Ｂと回転子組立体７を外周囲から覆うものである。折り曲げ部分４３Ｂとカバー部４７で囲まれる空間は空気が循環しにくい構成あるため、制動面３７とカバー部４７との対向部の隙間４８を大きくして空気が出入りしやすい構成とすることも可能である。
【００６５】
以上において、固定子組立体４４Ｂのコイル４６Ｂにインバータ装置から電力が供給されると、回転子組立体７は回転を開始し、この回転は連結ロッド９によって被回転部材３８に伝えられる。被回転部材３８はシーブ３５を回転させ、シーブ３５の溝部３６に巻き掛けられた主ロープ３０を介して乗りかご３１を昇降させるものである。
【００６６】
本実施例になるアウターロータ型の巻上機についても、インナーロータ型の巻上機と同様の作用、効果を奏することができる。
【００６７】
次に、上述した埋込磁石型電動機をインホイールモータ装置に適用した実施例を図１０に基づき説明する。
【００６８】
図１０はインホイールモータ装置の断面を示す図である。インホイールモータ装置は、代表的には電気自動車に使用されるものであり、車軸に設けられるタイヤホイールの内部に電動機を配置し、電動機でタイヤホイールを回転して自動車を走行させるものである。本実施例ではこの電動機に図１乃至図３に示す電動機を適用したものである。
【００６９】
図１０において、インホイールモータ装置５０の車軸５１は図示しない車体に取り付けられている。車軸５１の途中には、外周方向に向けて延びる平板部５２が設けられており、この平板部５２の外周部は車軸５１とは反対側に向けて折り曲げられている。この折り曲げ部分５３の外周側に環状の固定子組立体５４が固定されている。固定子組立体５４は複数の固定子鉄心５５と、これに巻回された複数のコイル５６とより構成されている。
【００７０】
車軸５１に先端にはベアリング５７の内輪が固定され、外輪には円板状の被回転部材（ハブ）５８が固定されている。被回転部材５８の車軸５１とは反対側にはホイール５９が配置されており、ホイール５９と被回転部材５８とはボルト６０によって連結されている。したがって、ホイール５９と被回転部材５８とは一体的に回転するものである。ホイール５９の外周にはタイヤ６１が固定されており、ホイール５９の回転によってタイヤ６１が回転されて自動車が走行されるようになるものである。
【００７１】
被回転部材５８の外周囲の一部には図２、図３に示す連結ロッド９が植立して固定されており、これに回転子組立体７が固定されている。この回転子組立体７と被回転部材５８の構成と固定構造は図１乃至図３に示したものと同様であるので説明は省略する。そして、被回転部材５８と回転子組立体７とは連結ロッド９によって連結されているので、回転子組立体７の回転は被回転部材５８を介してホイール５９に伝えられる。
【００７２】
以上において、固定子組立体５４のコイル５６にインバータ装置から電力が供給されると、回転子組立体７は回転を開始し、この回転は連結ロッド９によって被回転部材５８に伝えられる。被回転部材５８はホイール５９を回転させ、ホイール５９に固定されたタイヤ６１を回転して自動車を走行させるものである。
【００７３】
本実施例においては、上述した埋込磁石型電動機で得られる作用、効果に加えて、インホイールモータ装置に採用することによって次のような作用、効果を新たに奏することができる。被回転部材５８の一方の面にホイール５９の取り付け固定面が形成され、他方の面に回転子組立体７の取り付け固定面が形成されるので構成が簡単となる、部品点数を削減できる、構造を簡略化できるといった効果を奏することで、最終的に製品単価の上昇を抑えることができるようになる。
【００７４】
以上述べた通り、本発明になる埋込磁石型電動機は、環状に配置した複数の磁極ピースの隣り合う磁極ピースの間にセグメント磁石を夫々配置して磁極組立体を構成し、磁極組立体の両側の側面の磁極ピース及びセグメント磁石が位置する環状の領域に、磁極ピースの半径方向長さより短い半径方向長さを有する非磁性金属材料からなる円環状の固定リングを配置すると共に、非磁性金属材料からなる連結部材によって磁極ピースを挟み込んだ固定リングを所定の長さの空隙を介して被回転部材に連結した、構成としている。
【００７５】
これよれば、磁極ピース及びセグメント磁石の半径方向長さより短い半径方向長さの固定リングによって磁極ピースや、セグメント磁石を固定しているので、固定リングの面積を少なくして使用する非磁性金属材料の使用量を少なくでき、材料費の増大を抑えることができる。また、磁極ピースの側面側及び内周面或いは外周面が空気層であるため漏洩磁束を少なくでき、効率よくトルクを得ることができる。
【００７６】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１…磁極ピース、２…セグメント磁石、３…磁極組立体、４…回転中心軸、５…固定リング、６…固定部、７…回転子組立体、８…被回転部材、９…連結ロッド、９Ａ…大径段部、１０…ナット、１１…固定子鉄心、３５…シーブ、３６…溝部、３７…制動面、３８…被回転部材、３９…ベアリング、４０…回転支軸、４１…本体ハウジング、４２…平板部、４３Ａ，４３Ｂ…折り曲げ部分、４４Ａ、４４Ｂ…４４Ｂ固定子組立体、４５Ａ、４５Ｂ…固定子鉄心、４６Ａ、４６Ｂ…コイル。
【図１】
2016182015.tif 000003
【図２】
2016182015.tif 000004
【図３】
2016182015.tif 000005
【図４】
2016182015.tif 000006
【図５】
2016182015.tif 000007
【図６】
2016182015.tif 000008
【図７】
2016182015.tif 000009
【図８】
2016182015.tif 000010
【図９】
2016182015.tif 000011
【図１０】
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