JP3953242B2

JP3953242B2 - 薄型大径回転電機およびこれを用いたエレベータ

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Publication number: JP3953242B2
Application number: JP30067699A
Authority: JP
Inventors: 正哉井上; 裕治中原; 展明三宅; 直樹橋口; 晃裕大穀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2019-10-22
Also published as: JP2000201462A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、周方向に分割が容易で且つトルク変動の少ない薄型大径回転電機、ならびにこの薄型大径回転電機をトラクションプーリの駆動用電動機に適用したエレベータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からの一般的なエレベータは、図１４に示すように階上に設けられた機械室１内に電動機２およびトラクションプーリ３を、例えば減速ギヤ等の連結手段４を介して連結配置するとともに、トラクションプーリ３に巻回されたロープ５によって昇降路６内に配置された荷室７およびカウンタウェイト８を接続し、電動機２を駆動することによりトラクションプーリ３を回転させて、ロープ５を巻き上げることにより荷室７を上、下に移動させるように構成されている。
【０００３】
しかしながら、上記のように構成されたエレベータでは、電動機２およびトラクションプーリ３を配置するための機械室１を階上に設けなければならないため、ビルの高さがその分だけ増長するという問題点がある。このため、図示はしないが昇降路６の側壁に電動機２とトラクションプーリ３を一体化して配置することも考えられるが、電動機２として一般的な３相電動機を適用した場合、モータ軸方向長が長く、昇降路６内のロープ５、荷室７、カウンタウェイト８等と干渉するため、実際に配置することは困難である。
【０００４】
これらの問題を解決するものとして、特許第２６４７７４５号公報にはアキシャルギャップタイプのモータとして、コイルエンドを径方向に張り出させることにより薄型化し、昇降路上部のトラクションプーリ内に配置する方法が提示されている。
しかしながら、この種のアキシャルギャップ方式のモータでは、一般に軸方向に対して薄型化できるとはいうものの、電機子鉄心の内周径が短い場合には、３相巻線のピッチが小さくなるため巻線作業が困難となる。
【０００５】
又、電機子鉄心の内、外周で周長差があるにもかかわらず、コイル断面積が径方向に一定で形成されるため、コイルが挿入されるスロット部断面積と鉄心の磁路の断面積の比率が、内周側ではコイル側の割合が大きく鉄心磁束密度が過大となり、外周側では鉄心側の割合が大きく鉄心磁束密度が低くなるので、モータ磁路設計の最適化が困難となり、さらに又、永久磁石モータとしてアキシャルギャップタイプモータを構成する場合には、軸方向にギャップを有して極めて大きな磁気吸引力がロータ、ステータ間に発生するため、これに十分耐え得るだけの機械強度を確保せねばならない等の問題点がある。
【０００６】
これらの問題を解決する方法として、モータを一般的な円筒型とし、コイル巻線を１コイルが複数のテイースをまたがることなく、１テイースに集中して巻回する方式（以下集中巻方式）とすることで、コイルを小さくする方法が考えられるが、永久磁石磁極を回転子に用いる集中巻方式のモータにおいては、永久磁石磁極、固定子テイース間に働く磁気吸引力によって発生するコギングが問題となり、コギングが大きなモータはトルク脈動を生じる。
一般に、ロープ懸架式エレベータにおいて、モータがトラクションプーリを介して直接ロープを駆動する場合は、ロープ、荷室の関係においてロープがバネ定数をもつため共振系を構成し、モータにトルク脈動があると荷室に振動として伝わるので、極力低減することが求められる。
【０００７】
永久磁石式モータにおけるトルク変動の一因となるコギングは、一般的な分布巻方式の３相モータではスロットピッチのスキューをすることで容易に低減できる。
しかしながら、永久磁石式集中巻方式のモータの場合、スロットピッチのスキューをするとトルクが発生しなくなるためこれを採用することはできない。又、スロット開口部を小さくすることもよく行われるが、これは巻線の作業性が低下するためテイース断面積に対するコイル断面積の割合が低下してモータ発熱等の問題を生じる。さらに又、スロット開口部を極端に小さくすると、ステータコイル発生起磁力がテイース内で短絡する漏れ磁束を生じて無駄な磁気飽和を生じたり、ロータ磁石発生磁束がコイルに鎖交することなく短絡するなどして、モータのトルクが低下し、ひいてはモータの大型化の要因となる。
【０００８】
モータ１回転を１周期としたときのコギングトルクの発生次数は、磁極テイースの個数ｎと永久磁石磁極の個数ｍの最小公倍数であり、振幅はこの最小公倍数に反比例する。したがって、ｍとｎの最小公倍数をなるべく大きくする組み合わせを選ぶことが、コギング低減のため望ましく、特許第２７４３９１８号公報においても、永久磁石磁極の個数ｍと磁極テイースの個数ｎとの組み合わせを適切に選ぶことにより、コギングトルクの低減を図ることが提示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、特許第２７４３９１８号公報においては、永久磁石磁極数Ｐと磁極テイース数Ｍとの関係を、（２／３）Ｍ＜Ｐ＜（４／３）Ｍ、且つＭ＝３ｍ（但しｍは３以上の奇数）としている。
この場合、例えばＰ＝１６、Ｍ＝１５やＰ＝８、Ｍ＝９というように磁極数とテイース数の最大公約数が奇数となる組み合わせを選択した場合、径方向に大きな電磁力が偏心力として作用する。あるいは回転軸が回転子中心からずれて取り付けられている時、すなわち振れ回り偏心時には、機械角で１８０度対向する側の相が一致せず異なった相となるため比較的大きなトルク脈動を生じる。
【００１０】
このようなトルク脈動のあるモータをエレベータに適用すると、上述したようにロープ、荷室間の機械共振系で脈動が増幅され、荷室搭乗者に不快な振動を伝える。又、モータ量産時において、偏心を防止してこのトルク脈動を抑制しようとすると、高い部品精度、組立精度が要求されるために、生産性が著しく低下して製作コストが増大し、又、磁極数とテイース数の最大公約数が奇数となる組み合わせを選択した場合、径方向磁気力が発生して軸受の損耗を早め、エレベータ用として昇降路内に配置した場合、この径方向磁気力によって生じる固定子の微小変形が振動騒音源となり、この騒音が直接荷室に進入したり、昇降路内で反響する等して荷室搭乗者に不快感を与える等の問題点があった。
【００１１】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、安価で且つ振動騒音の小さな薄型大径回転電機、およびこの薄型大径回転電機を用いたエレベータを提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る薄型大径回転電機は、円周状にほぼ等間隔に配列されたｎ個の磁極テイースを有する固定子と、各磁極テイースにそれぞれ集中巻きされ且つ３相接続される固定子巻線と、各磁極テイースと対向する外径側全周にわたってほぼ等間隔に配列されたｍ個の永久磁石磁極を有する回転子とを備え、磁極テイースの個数ｎを１８（１＋Ｚ）、永久磁石磁極の個数ｍを１６（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）にそれぞれ設定したものである。
【００１３】
又、この発明の請求項２に係る薄型大径回転電機は、請求項１において、ｎ個の磁極テイースのうち９個を一組とし、これが４組以上となるように固定子を周方向に分割するとともに、各組の磁極テイースを周方向に連続する３個を１相１組とした３相３組にし、固定子巻線を同相同組の連続する３個の磁極テイースのうち２番目の磁極テイースへの巻方向が１番目および３番目の磁極テイースへの巻方向と逆になるように連続して巻回したものである。
【００１４】
又、この発明の請求項３に係る薄型大径回転電機は、請求項２において、Ｚを１〜３に設定するとともに、固定子を周方向にｍとｎの最大公約数に相当する個数に分割したものである。
【００１５】
又、この発明の請求項４に係る薄型大径回転電機は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、固定子を、屈曲可能な連結片によって連結される多数の磁極テイースでなる板状のコア部材を積層一体化するとともに各連結片を内側に屈曲させて環状に形成することにより構成したものである。
【００１６】
又、この発明の請求項５に係るエレベータは、円周状にほぼ等間隔に配列されたｎ個の磁極テイースを有する固定子と、各磁極テイースにそれぞれ集中巻きされ且つ３相接続される固定子巻線と、各磁極テイースと対向する外径側全周にわたってほぼ等間隔に配列されたｍ個の永久磁石磁極を有する回転子とを備え、磁極テイースの個数ｎが１８（１＋Ｚ）、永久磁石磁極の個数ｍが１６（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）にそれぞれ設定された薄型大径電動機を昇降路の側壁に配置し、回転子をエレベータロープが巻回されるトラクションプーリの軸と一体に連結したものである。
【００１７】
又、この発明の請求項６に係るエレベータは、請求項５において、固定子は周方向で且つ上下に２分割されエレベータロープと交差する側の分割部分はトラクションプーリから離れる方向にずらして配置したものである。
【００１８】
又、この発明の請求項７に係るエレベータは、請求項６において、昇降路の側壁の、固定子のエレベータロープと交差する側の分割部分と対応する領域に、分割部分が嵌入可能な切り欠きを形成したものである。
【００１９】
又、この発明の請求項８に係るエレベータは、円周状にほぼ等間隔に配列されたｎ個の磁極テイースを有する固定子と、各磁極テイースにそれぞれ集中巻きされ且つ３相接続される固定子巻線と、各磁極テイースと対向する外径側全周にわたってほぼ等間隔に配列されたｍ個の永久磁石磁極を有する回転子とを備え、磁極テイースの個数ｎが１８（１＋Ｚ）、永久磁石磁極の個数ｍが１６（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）にそれぞれ設定された薄型大径電動機を昇降路の天井壁に配置し、回転子をエレベータロープが巻回されるトラクションプーリの軸と連結したものである。
【００２０】
又、この発明の請求項９に係るエレベータは、請求項８において、回転子とトラクションプーリの軸は傘歯車を介して連結するようにしたものである。
【００２１】
又、この発明の請求項１０に係るエレベータは、請求項５または８において、固定子を、屈曲可能な連結片によって連結される多数の磁極テイースでなる板状のコア部材を積層一体化するとともに各連結片を内側に屈曲させて環状に形成することにより構成したものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるエレベータの構成を示す概略図、図２は図１におけるエレベータの電動機の固定子および回転子の中心軸が回転軸中心に一致した場合に機械角で１８０度対向する位置にそれぞれ配置された両磁極テイースが発生する回転力を比較して示す図、図３は図１におけるエレベータの電動機の固定子および回転子の中心軸が回転軸中心に一致しない場合に機械角で１８０度対向する位置に配置された両磁極テイースが発生する回転力を比較して示す図である。
【００２３】
図において、１１は昇降路、１２はこの昇降路１１の側壁に配置されたトラクションプーリ、１３はこのトラクションプーリ１２の軸と一体に連結された電動機、１４はトラクションプーリ１２に巻回されたロープ、１５はこのロープ１４の一端に連結された荷室、１６はロープ１４の他端に連結されたカウンタウェイトである。
【００２４】
まず、上記のように構成されたエレベータに適した電動機１３の条件について説明する。
径方向磁気吸引力をキャンセルし、且つ偏心によるトルク脈動の影響を除去するためには、機械角で１８０度対向する位置に同位相の巻線を配置することが望ましい。すなわち、固定子１７および回転子１８の各中心軸１７ａ、１８ａが回転軸中心Ｘａに一致する場合は、図２に示すように対向する位置にそれぞれ配置される磁極テイースによって発生する回転力Ｆ₁、Ｆ₂は同一となる。
【００２５】
しかしながら、固定子１７および回転子１８の各中心軸１７ａ、１８ａが回転軸中心Ｘａと一致しない場合は、回転子１８が振れ回り、図３に示すようにその時点で対向する位置にそれぞれ配置された磁極テイースによって発生する力でエアギャップが小さくなる側の回転力Ｆ₁は増加し、エアギャップが大きくなる側の回転力Ｆ₂は減少するが、対向する位置に配置された両磁極テイースに巻回された巻線同士が同相であると、回転力Ｆ₁の増加分と回転力Ｆ₂の減少分が相殺し合ってトルク脈動の発生が抑制される。
【００２６】
したがって、１８０度対向する位置に同相の磁極テイースがあることが望ましい。その条件を考えると、１８０度対向する磁極テイース位置の電気角は１８０×ｍ／２で表される。１８０×ｍ／２＝１８０ｋ（但しｋは１以上の整数）、すなわちｍ＝２ｋが条件となる。しかしながら、ここでｋが奇数の場合には巻線の巻回方向を逆にする必要があり、特に大径電動機で周方向に電機子鉄心を分割する場合には部品点数が増える。
したがって、分割を容易にすることをも考え併せた場合には、対向する位置の磁極テイースが同相、同じ位相であることが望ましく、その条件は１８０×ｍ／２＝３６０ｋ（但しｋは以上の整数）、すなわちｍ＝４ｋとなりｍが４の倍数のとき分割モジュール化しやすく、トルク脈動に対する偏心の影響を抑えることができる（条件１）。
又、電動機１３は３相であるため、固定子１７の磁極テイースの個数ｎは３つの倍数である（条件２）。
【００２７】
又、コギング低減のためには、永久磁石磁極および磁極テイースの各個数ｍ、ｎの最小公倍数は極力大きいことが望ましく、具体的には２００以上程度とすることでエレベータ用として満足な性能を有する（条件３）。
一方、永久磁石磁極の個数ｍを大きくしたときに、各磁極テイースの巻線が直列に接続された場合、巻線のターン数が過大になりやすくその対策として、磁極テイース内での並列巻きや太い径の導線を用いると自動機での巻線が困難となるため、巻線設計の自由度からはｍとｎの最大公約数を大きくして、同一巻線パターンの周期を多くしてこれを並列巻きすることが望ましい（条件４）。
【００２８】
又、エレベータ用等の大径電動機では円形状の薄板を一体でプレス打ち抜きするよりは、周方向に適当な数に分割モジュール化して組み立てることが望ましい。
すなわち、分割の個数に関しては、３相を一括して組む場合においては、ｍとｎの最大公約数にモジュール分割することができるため、プレス装置の打ち抜き幅の小型化のためにはｍとｎの最大公約数が４以上であることが求められる。一方、分割数が多すぎる場合には各モジュール間の巻線の結線個所、もしくはモジュール間を跨ぐリード線が必要となり、コイルエンド部のスペースが増大する。したがって、エレベータ用として昇降路１１内に配置する大きさを考えた場合には、分割数は４以上で１０程度以下、すなわち、ｍとｎの最大公約数については、４〜１０程度がもっとも望ましい範囲となる（条件５）。
又、トルク定数の点からは、永久磁石磁極で発生する磁束が巻線に鎖交する割合（誘起電圧定数）は極力大きい値であることが望ましい（条件６）。
【００２９】
次に、上記各条件１〜６を満足する永久磁石磁極数ｍと磁極テイース数ｎの組み合わせについて検討する。
まず、（条件１）に対しては、ｍを１６（１＋Ｚ）、ｎを１８（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）とすると、ｍが１６の倍数であることから、ｍは４の倍数であることは自動的に満足される。
又、（条件２）に対しては、ｍを１６（１＋Ｚ）、ｎを１８（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）とすると、ｎが１８の倍数で３を約数にもつため満足される。
又、（条件３）に対しては、ｍを１６（１＋Ｚ）、ｎを１８（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）とすると、１６と１８の最小公倍数が１４４であり、ｍ、ｎの最小公倍数は、この１４４にさらに（１＋Ｚ）、すなわち２以上が積算されるため、２８８以上となり満足される。
【００３０】
又、（条件４）に対しては、ｍを１６（１＋Ｚ）、ｎを１８（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）とすると最大公約数が４以上となることは明らかである。すなわち、例えば（１＋Ｚ）が２の倍数のときは最大公約数が４以上、（１＋Ｚ）が３の倍数であるときは最大公約数が６以上、（１＋Ｚ）が５の倍数であるときは最大公約数が１０以上になる。したがって、巻線の並列数が４、６以上と多くとれるため、巻線の自由度が高くなり作業性が向上する。
【００３１】
又、（条件５）に対しては、ｍを１６（１＋Ｚ）、ｎを１８（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）とし、Ｚを１、２、３、４、５、６と変化させた場合の永久磁石磁極の個数ｍ、磁極テイースの個数ｎ、モジュール分割数Ｍおよび電源線と巻線との結線個所Ｋを下記の表１に示す。
すなわち、Ｚ＝４、（１＋Ｚ）が５以上の素数を約数に持つ場合には、最大公約数が１０以上、換言すればモジュール分割数Ｍが１０以上となる。つまり各相の１モジュールの巻線は３相電源と中性点の各２端子ずつ計６端子を持つので、モジュール分割数が１０となると、結線個所は６０以上と多くなり、また、連続した線で巻線を行う場合は、モジュール間を接続するリード線が多相の巻線と交差するためコイルエンド部が増大する。
したがって、モジュール分割数Ｍおよび結線個所Ｋを考慮して量産性の点で選択すると、Ｚ＝１、２、３、すなわち表１中、上から３段のパターンが最適と考えられる。
【００３２】
【表１】

【００３３】
又、（条件６）に対しては、上記各条件を満足する構成としたことにより、１磁極テイースの磁極幅が永久磁石磁極のピッチに近くできるため、電動機効率の低下を抑制することが可能になる。
【００３４】
このように上記実施の形態１によれば、巻線が集中巻きされたｎ個の磁極テイースを有する固定子と、ｍ個の永久磁石磁極を有する回転子とを備え、ｍが１６（１＋Ｚ）、ｎが１８（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）となるような組み合わせに設定したので、高い部品精度および組立精度を要することなくトルク脈動の発生を抑制して振動騒音を防止することができるため、コストの低減を図り安価な薄型大径電動機を提供することが可能となり、ひいてはこの電動機を適用することにより安価なエレベータをも提供することが可能となる。
【００３５】
又、Ｚを１〜３の範囲に設定するとともに、固定子をｍとｎの最大公約数に相当する個数に分割するようにしたので、分割モジュール化しても結線個所を少なくすることができ生産性の向上を図ってさらに安価な薄型大径電動機およびこれを用いたエレベータを提供することができる。
【００３６】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２における薄型大径電動機の構成を示す概念図である。
この実施の形態２は、回転子の永久磁石磁極の個数ｍが１６（１＋Ｚ）、固定子の磁極テイースの個数ｎが１８（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）となるような組み合わせにおいて、Ｚ＝１に選定しｍ＝３２、ｎ＝３６とした場合の構成に関するものである。
【００３７】
図において、２１は外周表面にＮおよびＳ極に着磁された永久磁石磁極２１ａ、２１ｂが１６対貼着された３２極の回転子、２２は回転子２１の各永久磁石磁極２１ａ、２１ｂと対向する内周表面に磁極テイース２２ａが３６個突設され、図示はしないが各磁極テイース２２ａにはそれぞれ固定子巻線が集中巻きされている。
ここで、磁極テイース２２ａの間隔が機械角でθの場合、電気角はその極対数倍で配置されることとなる。したがって、上記構成では磁極テイース２２ａの間隔が機械角で１０度であるため、電気角としては１６０度間隔となる。
【００３８】
そして、３６個の各磁極テイース２２ａにＮｏ１、Ｎｏ２・・・Ｎｏ３６というようにテイース番号を付し、これらＮｏ１〜Ｎｏ３６の各磁極テイース２２ａに対して、＋、−、＋、＋、−、＋、＋、−、＋の順に固定子巻線（図示せず）を巻回した場合、それぞれに誘起される電圧の電気角位相は下記表２に示すようになるため、表２の最下段に示す各接続相に３相インバータを接続すれば、３相正弦波モータとして成立する。
【００３９】
【表２】

【００４０】
このように上記実施の形態２によれば、永久磁石磁極２１ａ、２１ｂの個数ｍ＝３２、磁極テイース２２ａの個数ｎ＝３６となるように構成したので、ｍ、ｎの最小公倍数は２８８と十分高次になるため、コギングを極めて小さくすることができ、又、コギングの低減により集中巻き方式を適用できるため、コイルエンドの軸方向長さを短縮して薄型化が可能になる。さらに又、スロットオープニングを比較的広くした場合にも、コギングを抑制することができるため巻線作業性の向上を図ることができる。
【００４１】
又、１磁極テイース２２ａに鎖交する磁束の区間を電気角で示すと最大で１６０度となり、この場合の短節巻き係数は０．９８５である。また、各相に対して前後する磁極テイース２２ａ間の電気角位相が２０度ずつずれるため、その差によって生じる位相ずれの係数は分布巻き係数を適用して０．９６０となり、両係数の積によって得られる巻線係数は０．９４５となる。すなわち、永久磁石磁極２１ａ、２１ｂの磁束利用率はこの巻線係数で示されるため、各巻線には発生磁束の９０％以上が鎖交しこれを利用することができるため、高効率を得ることができ小型化が可能になる。
さらに又、ｍ、ｎの最大公約数が４となるため、各磁極テイース２２ａのＮｏ１〜Ｎｏ９、Ｎｏ１０〜Ｎｏ１８、Ｎｏ１９〜Ｎｏ２７、Ｎｏ２８〜Ｎｏ３６の４組として、Ｕ、Ｖ、Ｗ各巻線を各組間で並列接続することにより、巻線の自由度が生じる。
【００４２】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３における薄型大径電動機に適用される一般的な３相Ｙ結線を示す回路図、図６は図５における薄型大径電動機の固定子の概略構成を示す展開図、図７は図６における薄型大径電動機の固定子の組立の工程を示す斜視図である。
【００４３】
図において、３１は分割鉄心３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに４分割された固定子、３２は各分割鉄心３１ａ〜３１ｄの内周面にそれぞれ９個ずつ突出して形成された磁極テイース、３３、３４、３５は各分割鉄心３１ａ〜３１ｄの各９個の磁極テイース３２を３個ずつを１組とした３組にし、同組の連続する３個の磁極テイース３２のうち２番目の磁極テイース３２への巻方向が、１番目および３番目の磁極テイース３２への巻方向と逆になるように連続して巻回された各Ｕ、Ｖ、Ｗ相の固定子巻線である。なお、図示はしないが回転子側には上記実施の形態２におけると同様に３２極の永久磁石磁極が配置されている。
【００４４】
次に、上記のように構成された固定子の組立方法を図７に基づいて説明する。まず、図７（Ａ）に示すような薄板磁性鋼板３６を、図７（Ｂ）に示すプレス打ち抜き装置３７に挿入して、プレス打ち抜きにより図７（Ｃ）に示すような鉄心部材３８を複数枚形成する。次いで、これら鉄心部材３８を所定の枚数積層して、例えば抜きかしめ、リベット、溶接等で一体化することにより、図７（Ｄ）に示すような積層鉄心３９を４個形成し分割鉄心３１ａ〜３１ｄが完成する。
【００４５】
次に、各分割鉄心３１ａ〜３１ｄにそれぞれ各相の固定子巻線３３、３４、３５を施して、図７（Ｅ）に示すような固定子モジュール４０を構成する。そして、図７（Ｆ）に示すようにこの固定子モジュール４０を４個組み合わせるとともに、図７（Ｆ）ではＵ相のみの接続しか示していないが、各相の固定子巻線３３、３４、３５の両端を、各相端子Ｕ、Ｖ、Ｗの電源線４１および中性点Ｘへ接続するリード線４２とそれぞれ接続する。そして最後に、各固定子モジュール４０同士を例えば溶接等で固定一体化することにより固定子３１の組立が完了する。
【００４６】
このように上記実施の形態３によれば、永久磁石磁極の個数ｍ＝３２、磁極テイース３２の個数ｎ＝３６とした組み合わせにして最大公約数を４としているので、固定子３１を４分割することができ、プレス打ち抜き装置３７でプレス打ち抜きされる鉄心部材３８の幅寸法（図７中Ｌで示す）を、固定子が一体であるものと比較して大幅に小さくすることができるため、大径の電動機の生産工程時に問題となるプレス打ち抜き装置の大型化を最小限に押さえることが可能になる。
【００４７】
又、各相の固定子巻線３３、３４、３５を、各固定子モジュール４０の９個の磁極テイース３２を周方向に連続する３個を１相１組とした３相分にして、各組の連続する３個の磁極テイース３２のうち２番目の磁極テイース３２への巻方向が、１番目および３番目の磁極テイース３２への巻方向と逆になるように連続して巻回するようにしているので、各固定子巻線３３、３４、３５の電源線４１およびリード線４２に対する結線個所の数は、各固定子モジュール４０に６個所ずつ合計で２４個所と比較的少なく、多相の固定子巻線３３、３４、３５の接続端子同士が交錯することもないため、巻線の結線工程を少なくでき、作業性の向上を図ることができる。
【００４８】
なお、図７（Ｆ）において、電源線４１を右回りに環状に配置した場合には、リード線４２を逆回りに環状に配置することにより、電源からみて並列する各固定子モジュール４０の各固定子巻線３３、３４、３５間のインピーダンスを等しくすることができる。
又、上記構成では各磁極テイース３２の全てに固定子巻線３３、３４、３５を施す場合について説明したが、磁極テイースの一部に巻線を施さずコギング低減のためだけの補助テイースを追加する場合においても、巻線が施された磁極テイースの個数ｍと永久磁石磁極の個数ｎとの組み合わせが、上記各実施の形態におけると同一の関係を有している限り、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４９】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４におけるエレベータの構成を示す概略図、図９は図８における線ＩＸ−ＩＸに沿った断面を示す断面図である。
図において、上記実施の形態１におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。４３は昇降路１１の側壁に配置された薄型大径電動機で、上記実施の形態２における電動機と同様なものが適用され、回転子がトラクションプーリ１２と一体に連結されている。
【００５０】
このように上記実施の形態４によれば、実施の形態２で説明したようにトルクリップルの問題を改善して集中巻き方式を適用した薄型大径電動機４３を昇降路１１の側壁に配置するとともに、回転子をトラクションプーリ１２に連結した構成としているので、固定子の巻線部とロープ１４の干渉を避ける領域Ｘを著しく縮減し、薄型大径電動機４３を昇降路１１内に配置した際の張り出しＹを大幅に短縮することができるため、昇降路１１内への省スペース配置が可能となり、機械室を不要にすることは勿論のこと、振動騒音が少なく安価なエレベータを提供することができる。
【００５１】
実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５におけるエレベータの要部の構成を示す断面図、図１１は図１０に示す薄型大径電動機の構成を示す平面図、図１２は図１０における線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿って視た正面図である。
図において、上記実施の形態４におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。４４は上記実施の形態２におけると同様の薄型大径電動機で、図１１に示すように固定子４５が上部固定子モジュール４５ａおよび下部固定子モジュール４５ｂに分割され、下部固定子モジュール４５ｂは軸方向にトラクションプーリ１２から離れるようにずらして配置されるとともに、回転子４６はトラクションプーリ１２と一体に連結されている。４７は下部固定子モジュール４５ｂをずらしたことにより、コイルエンド部が昇降路１１の側壁と干渉するのを避けるために、昇降路１１の側壁のコイルエンド部と対応する領域に形成された円弧状の切り欠きである。
【００５２】
上記のように構成された薄型大径電動機４４においても、上記各実施の形態におけると同様に回転子の永久磁石磁極の個数ｎ＝３２、固定子４５の磁極テイースの個数ｍ＝３６の組み合わせで構成され、各磁極テイースには固定子巻線が集中巻きされているので、極弧で２分した場合でも電気的に対称に２分割できる。例えば図１１に示すように上、下部固定子モジュール４５ａ、４５ｂ、磁極テイース１８個ずつ２組に分割しても、それぞれ電気的に同条件で構成することができる。
【００５３】
したがって、下部固定子モジュール４５ｂを軸方向に、コイルエンド部分の高さｘだけトラクションプーリ１２から離れる方向にずらすとともに、昇降路１１の側壁に形成された切り欠き４７により、コイルエンド部と側壁とが干渉するのを避けるようにすれば、張り出しＹをコイルエンド部分の高さｘだけ短縮することができるので、さらに省スペース配置が可能となり、又、集中巻き方式を適用しているので、コイルエンド部分の高さｘも極めて小さく構成でき、軸方向にずらす距離を最小限に抑えることができるため、軸方向のずれによる磁石磁束の利用率の低下を抑制することができるという効果もある。
【００５４】
実施の形態６．
図１３はこの発明の実施の形態６におけるエレベータの要部の構成を示す概略図である。
図において、上記実施の形態４におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。４８は昇降路１１の天井壁に配置された薄型大径電動機４３の回転子に連結された第１の傘歯車、４９は両端が昇降路１１の側壁に支承され、一端側にトラクションプーリ１２が取り付けられた軸、５０はこの軸４９に取り付けられ第１の傘歯車４８と噛合する第２の傘歯車である。
【００５５】
このように上記実施の形態６によれば、薄型大径電動機４３を昇降路１１の天井壁に配置し、第１および第２の傘歯車４８、５０を介してトラクションプーリ１２を駆動させるようにしているので、昇降路１１の天井近傍の極めてわずかなスペースでの配置ができるため、さらに省スペース配置が可能になる。
なお、上記各実施の形態ではエレベータに適用される薄型大径電動機の場合を例に説明したが、勿論これに限定されるものではなく、薄型大径化が要求される回転電機全般に適用しても同様の効果を発揮し得ることは言うまでもない。
【００５６】
実施の形態７．
図１４はこの発明の実施の形態７における薄型大径電動機の固定子の概略構成を示す展開図、図１５は図１４における分割固定子の要部を形成するコア部材の構成を示す平面図である。
図において、上記実施の形態３において図６に示したと同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００５７】
５１は図１５に示すように内側に突出して形成された９個の磁極テイース５２と、これら各磁極テイース５２間を連結し例えば薄肉部等で形成され屈曲可能な連結片５３とでなる板状のコア部材、５４はこのコア部材５１を所定の枚数積層して例えば抜きかしめ、リベット、溶接等で一体化し、各磁極テイース５２に各Ｕ、Ｖ、Ｗ相の固定子巻線５５、５６、５７を図６におけると同様に巻回した後、各連結片５３を内側に屈曲させて弧状に形成される分割固定子で、図１４に示すように４個組み合わせて環状に配置し、図示はしないが例えば溶接等で固定一体化することにより固定子５８が構成される。
【００５８】
このように上記実施の形態７によれば、コア部材５１を所定の枚数積層して一体化し、各固定子巻線５５、５６、５７を各磁極テイース５２に巻回した後、各連結片５３を内側に屈曲させて分割固定子５４を形成し、この分割固定子５４を４個組み合わせ固定一体化することにより固定子５８を構成するようにしているので、巻線作業が容易となり、各固定子巻線５５、５６、５７の占積率を向上させることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、円周状にほぼ等間隔に配列されたｎ個の磁極テイースを有する固定子と、各磁極テイースにそれぞれ集中巻きされ且つ３相接続される固定子巻線と、各磁極テイースと対向する外径側全周にわたってほぼ等間隔に配列されたｍ個の永久磁石磁極を有する回転子とを備え、磁極テイースの個数ｎを１８（１＋Ｚ）、永久磁石磁極の個数ｍを１６（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）にそれぞれ設定したので、安価で且つ振動騒音の小さい薄型大径回転電機を提供することができる。
【００６０】
又、この発明の請求項２によれば、請求項１において、ｎ個の磁極テイースのうち９個を一組とし、これが４組以上となるように固定子を周方向に分割するとともに、各組の磁極テイースを周方向に連続する３個を１相１組とした３相３組にし、固定子巻線を同相同組の連続する３個の磁極テイースのうち２番目の磁極テイースへの巻方向が１番目および３番目の磁極テイースへの巻方向と逆になるように連続して巻回するようにしたので、プレス打ち抜き装置の大型化を抑えるとともに、巻線の結線の作業性の向上を図ることが可能な薄型大径回転電機を提供することができる。
【００６１】
又、この発明の請求項３によれば、請求項２において、Ｚを１〜３に設定するとともに、固定子を周方向にｍとｎの最大公約数に相当する個数に分割したので、さらに巻線の結線の作業性の向上を図ることが可能な薄型大径回転電機を提供することができる。
【００６２】
又、この発明の請求項４によれば、請求項１ないし３のいずれかにおいて、固定子を、屈曲可能な連結片によって連結される多数の磁極テイースでなる板状のコア部材を積層一体化するとともに各連結片を内側に屈曲させて環状に形成することにより構成したので、巻線作業が容易で巻線の占積率を向上させることが可能な薄型大径回転電機を提供することができる。
【００６３】
又、この発明の請求項５によれば、円周状にほぼ等間隔に配列されたｎ個の磁極テイースを有する固定子と、各磁極テイースにそれぞれ集中巻きされ且つ３相接続される固定子巻線と、各磁極テイースと対向する外径側全周にわたってほぼ等間隔に配列されたｍ個の永久磁石磁極を有する回転子とを備え、磁極テイースの個数ｎが１８（１＋Ｚ）、永久磁石磁極の個数ｍが１６（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）にそれぞれ設定された薄型大径電動機を昇降路の側壁に配置し、回転子をエレベータロープが巻回されるトラクションプーリの軸と一体に連結したので、ビル高さを増やすことなく電動機を配置することが可能なエレベータを提供することができる。
【００６４】
又、この発明の請求項６によれば、請求項５において、固定子は周方向で且つ上下に２分割されエレベータロープと交差する側の分割部分はトラクションプーリから離れる方向にずらして配置したので、ビル高さを増やすことなく電動機を配置することができるのは勿論のこと、昇降路内の省スペース配置が可能なエレベータを提供することができる。
【００６５】
又、この発明の請求項７によれば、請求項６において、昇降路の側壁の、固定子のエレベータロープと交差する側の分割部分と対応する領域に、分割部分が嵌入可能な切り欠きを形成したので、さらに昇降路内の省スペース配置が可能なエレベータを提供することができる。
【００６６】
又、この発明の請求項８によれば、円周状にほぼ等間隔に配列されたｎ個の磁極テイースを有する固定子と、各磁極テイースにそれぞれ集中巻きされ且つ３相接続される固定子巻線と、各磁極テイースと対向する外径側全周にわたってほぼ等間隔に配列されたｍ個の永久磁石磁極を有する回転子とを備え、磁極テイースの個数ｎが１８（１＋Ｚ）、永久磁石磁極の個数ｍが１６（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）にそれぞれ設定された薄型大径電動機を昇降路の天井壁に配置し、回転子をエレベータロープが巻回されるトラクションプーリの軸と連結したので、ビル高さを増やすことなく電動機を配置することが可能なエレベータを提供することができる。
【００６７】
又、この発明の請求項９によれば、請求項８において、回転子とトラクションプーリの軸は傘歯車を介して連結するようにしたので、ビル高さを増やすことなく電動機を配置することができるのは勿論のこと、昇降路内の省スペース配置が可能なエレベータを提供することができる。
【００６８】
又、この発明の請求項１０によれば、請求項５または８において、固定子を、屈曲可能な連結片によって連結される多数の磁極テイースでなる板状のコア部材を積層一体化するとともに各連結片を内側に屈曲させて環状に形成することにより構成したので、巻線作業が容易で巻線の占積率の向上が可能な薄型大径回転電機を有するエレベータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１におけるエレベータの構成を示す概略図である。
【図２】図１におけるエレベータの電動機の固定子および回転子の中心軸が回転軸中心に一致した場合に機械角で１８０度対向する位置にそれぞれ配置された両磁極テイースが発生する回転力を比較して示す図である。
【図３】図１におけるエレベータの電動機の固定子および回転子の中心軸が回転軸中心に一致しない場合に機械角で１８０度対向する位置にそれぞれ配置された両磁極テイースが発生する回転力を比較して示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２における薄型大径電動機の構成を示す概念図である。
【図５】この発明の実施の形態３における薄型大径電動機に適用される一般的な３相Ｙ結線を示す回路図である。
【図６】図５における薄型大径電動機の固定子の概略構成を示す展開図である。
【図７】図６における薄型大径電動機の固定子の組立の工程を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態４におけるエレベータの構成を示す概略図である。
【図９】図８における線ＩＸ−ＩＸに沿った断面を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態５におけるエレベータの要部の構成を示す断面図である。
【図１１】図１０に示す薄型大径電動機の構成を示す平面図である。
【図１２】図１０における線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿って視た正面図である。
【図１３】この発明の実施の形態６におけるエレベータの要部の構成を示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態７における薄型大径電動機の固定子の概略構成を示す展開図である。
【図１５】図１４における分割固定子の要部を形成するコア部材の構成を示す平面図である。
【図１６】従来のエレベータの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１１昇降路、１２トラクションプーリ、１３電動機、１４ロープ、
１５荷室、１６カウンタウェイト、１７，２２，３１，４５固定子、
１８，２１，４６回転子、２１ａ，２１ｂ永久磁石磁極、
２２ａ，３２磁極テイース、３１ａ〜３１ｄ分割鉄心、
３３，５５Ｕ相固定子巻線、３４，５６Ｖ相固定子巻線、
３５，５７Ｗ相固定子巻線、３７プレス打ち抜き装置、
４０固定子モジュール、４１電源線、４２リード線、
４３，４４薄型大径電動機、４７切り欠き、４８第１の傘歯車、
５０第２の傘歯車、５１コア部材、５２磁極テイース、５３連結片、
５８固定子。

Claims

円周状にほぼ等間隔に配列されたｎ個の磁極テイースを有する固定子と、上記各磁極テイースにそれぞれ集中巻きされ且つ３相接続される固定子巻線と、上記各磁極テイースと対向する外径側全周にわたってほぼ等間隔に配列されたｍ個の永久磁石磁極を有する回転子とを備え、上記磁極テイースの個数ｎを１８（１＋Ｚ）、上記永久磁石磁極の個数ｍを１６（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）にそれぞれ設定したことを特徴とする薄型大径回転電機。
ｎ個の磁極テイースのうち９個を一組とし、これが４組以上となるように固定子を周方向に分割するとともに、上記各組の磁極テイースを周方向に連続する３個を１相１組とした３相３組にし、固定子巻線を同相同組の連続する３個の磁極テイースのうち２番目の磁極テイースへの巻方向が１番目および３番目の磁極テイースへの巻方向と逆になるように連続して巻回したことを特徴とする請求項１記載の薄型大径回転電機。
Ｚを１〜３に設定するとともに、固定子を周方向にｍとｎの最大公約数に相当する個数に分割したことを特徴とする請求項２記載の薄型大径回転電機。
固定子は、屈曲可能な連結片によって連結される多数の磁極テイースでなる板状のコア部材を、積層一体化するとともに上記各連結片を内側に屈曲させて環状に形成することにより構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の薄型大径回転電機。
円周状にほぼ等間隔に配列されたｎ個の磁極テイースを有する固定子と、上記各磁極テイースにそれぞれ集中巻きされ且つ３相接続される固定子巻線と、上記各磁極テイースと対向する外径側全周にわたってほぼ等間隔に配列されたｍ個の永久磁石磁極を有する回転子とを備え、上記磁極テイースの個数ｎが１８（１＋Ｚ）、上記永久磁石磁極の個数ｍが１６（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）にそれぞれ設定された薄型大径電動機を昇降路の側壁に配置し、上記回転子をエレベータロープが巻回されるトラクションプーリの軸と一体に連結したことを特徴とするエレベータ。
固定子は周方向で且つ上下に２分割されエレベータロープと交差する側の分割部分はトラクションプーリから離れる方向にずらして配置したことを特徴とする請求項５記載のエレベータ。
昇降路の側壁の、固定子のエレベータロープと交差する側の分割部分と対応する領域に、上記分割部分が嵌入可能な切り欠きを形成したことを特徴とする請求項６記載のエレベータ。
円周状にほぼ等間隔に配列されたｎ個の磁極テイースを有する固定子と、上記各磁極テイースにそれぞれ集中巻きされ且つ３相接続される固定子巻線と、上記各磁極テイースと対向する外径側全周にわたってほぼ等間隔に配列されたｍ個の永久磁石磁極を有する回転子とを備え、上記磁極テイースの個数ｎが１８（１＋Ｚ）、上記永久磁石磁極の個数ｍが１６（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）にそれぞれ設定された薄型大径電動機を昇降路の天井壁に配置し、上記回転子をエレベータロープが巻回されるトラクションプーリの軸と連結したことを特徴とするエレベータ。
回転子とトラクションプーリの軸は傘歯車を介して連結されていることを特徴とする請求項８記載のエレベータ。
固定子は、屈曲可能な連結片によって連結される多数の磁極テイースでなる板状のコア部材を、積層一体化するとともに上記各連結片を内側に屈曲させて環状に形成することにより構成されていることを特徴とする請求項５または８記載のエレベータ。