JP2000201462A - 薄型大径回転電機およびこれを用いたエレベ―タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 騒音振動の小さい薄型大径電動機を提供す
る。 【解決手段】 円周状にほぼ等間隔に配列されたｎ個の
磁極テイース２２ａを有する固定子２２と、各磁極テイ
ース２２ａ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
わたって等間隔に配列されたｍ個の永久磁石磁極２１
ａ、２１ｂを有する回転子２１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１
６（１＋Ｚ）、（但しＺは１以上の整数）にそれぞれ設
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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１
４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２７
４３９１８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、１
８ａ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１
８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１
８０×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＝３６
０ｋ（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２
２ａ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２
２ａ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、３１
ｂ、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３
３、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、３
５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３
３、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１
１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４
４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４５
ａ、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、５
６、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、１８，２１，４
６ 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、３
３，５５ Ｕ相固定子巻線、３４，５６ Ｖ相固定子巻
線、３５，５７ Ｗ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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 29/00 Ｈ０２Ｋ 29/00 Ｚ (72)発明者 三宅 展明 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 橋口 直樹 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 大穀 晃裕 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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。
2. 【請求項２】 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。
3. 【請求項３】 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。
4. 【請求項４】 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。
5. 【請求項５】 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。
6. 【請求項６】 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。
7. 【請求項７】 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。
8. 【請求項８】 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。
9. 【請求項９】 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。
10. 【請求項１０】 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。