JP6676195B2 - 回転電機、及びその回転電機を備えるエレベータ用巻上機 - Google Patents

Description

この発明は、ロータとステータとが、ロータが回転する中心軸と同じ方向において対向しているアキシャルギャップ型の回転電機、及びその回転電機を備えるエレベータ用巻上機に関するものである。

近年、回転電機の小型化、高効率化が求められている。アキシャルギャップ型の回転電機も、その要求に応えることができる一つの選択肢である。

回転電機の効率は、ティースの面積、および単位長さあたりの電流値と巻線の数との積で表される電気装荷に比例する。アキシャルギャップ型の回転電機では、ティースの内周側の辺の長さは外周側の辺の長さより短い。したがって、ティースを長方形にすると、外周側に空隙が生じる。そこで、外周側でのティース間の空隙を減らすためには、ティースを、外周側が長い台形としなければならない。しかし、ティースを台形にすると、ティースの外周側で電気装荷が下がる。

特許文献１においては、ティースの平面形状を台形とし、ティース全体に第１の巻線を巻き、ティースの外周側で巻線の数が多くなるように、第２の巻線を重ねて巻くことで、ティースの外周側での電気装荷を高めるステータの構造が記載されている。

特開２００５−２８７２１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたステータの構造では、図１（ｂ）および図３に示されるように、ティースの外周側では、第２の巻線は、巻線の数が多くなるように、第１の巻線に重ねて巻かれている。一方、ティースの内周側では、第２の巻線は、ティースを中心軸方向に厚くして、第１の巻線とは異なる位置に巻かれている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ステータのコイルにおいて、ティースの厚みを増すことなく、ティースの外周側での電気装荷が損なわれない構造を得るものである。

この発明による回転電機は、ステータと、ステータの中心軸線と同じ方向にステータに対向して設けられ、中心軸線の回りに回転するロータとを有し、ステータは、内側ティースと、内側ティースの外周側に設けられる外側ティースと、内層巻線と、外層巻線とを有し、内層巻線は、中心軸線と同じ方向を軸として、外側ティースに巻かれ、外層巻線は、中心軸線と同じ方向を軸として、内層巻線と内側ティースとに巻かれている。

これにより、ステータのコイルにおいて、ティースの厚みを増すことなく、ティースの外周側の電気装荷が損なわれない構造を得ることができる。

この発明の実施の形態１によるエレベータ用巻上機のモータ部の断面を模式的に示した図である。 図１におけるステータの斜視図である。 図２におけるステータの、巻線を施す前の斜視図である。 図３のステータにおいて、１個のスロットを取り出した平面図である。 図４に内層巻線を施した後の平面図である。 図５に外層巻線を施した後の平面図である。 この発明の実施の形態２における内側ティースの断面図である。 この発明の実施の形態２における外側ティースの断面図である。 実施の形態２における外側ティースの変形例の断面図である。

以下、この発明の回転電機の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるエレベータ用巻上機のモータ部１００の模式的な断面図である。モータ部１００は、アキシャルギャップ型の回転電機である。

図１に示すように、ハウジング２０には、ステータ２が設けられている。ステータ２に対向して、ステータ２の上方に、ロータ１が設けられている。ロータ１は、ステータ２の中心軸線Ｃの回りに回転する。ロータ１は、回転体１０および永久磁石１１を有している。永久磁石１１は、回転体１０の下面に設けられている。

図２は、図１におけるステータ２の斜視図である。ステータ２は、中心軸線Ｃを中心にして、円周方向に並べられた複数のスロット７を有している。１個のスロット７は、径方向において中心軸線Ｃに近い側、すなわち内周側に内側ティース３を有している。また、スロット７は、径方向において中心軸線Ｃから遠い側、すなわち外周側に外側ティース４を有している。内側ティース３および外側ティース４は、それぞれ、ロータ１に対向する面の形状、すなわち平面形状が台形である略四角柱である。

また、ステータ２は、内層巻線５および外層巻線６を有している。内層巻線５は、中心軸線Ｃと同じ方向を軸として、外側ティース４に巻かれている。また、外層巻線６は、中心軸線Ｃと同じ方向を軸として、内層巻線５と内側ティース３とに巻かれている。内層巻線５と外層巻線６とは、直列接続でもよいし、並列接続でもよい。

図２に示したステータ２の形成方法について、図３から図６を用いて説明する。これらの図では、見やすいように、巻線にハッチングを施している。

図３は、ステータ２に巻線が施される前の斜視図である。ステータ２は、内周側に内側ティース３、内側ティース３の外周側に外側ティース４を有している。このうちの１個のスロット７、すなわち１組の内側ティース３および外側ティース４を取り出した平面図が図４である。図４に示すように、内側ティース３および外側ティース４は、それぞれ、平面形状が台形であり、外周辺が内周辺よりも長い。

まず、図５に示すように、内層巻線５を、中心軸線Ｃと同じ方向を軸として、外側ティース４に巻く。外側ティース４に巻かれた内層巻線５の側面５ｓは、内側ティース３の側面３ｓと面一である。このようにするため、内層巻線５の巻数、内側ティース３の形状、および外側ティース４の形状を決めておく。

次に、図６に示すように、外層巻線６を、中心軸線Ｃと同じ方向を軸として、内側ティース３および内層巻線５に巻く。外層巻線６は、外側ティース４の外周辺４ａの側で巻線の巻数が多くなるように、内層巻線５の外周側の面５ｃに重ねて巻く。

このように、ステータ２は、内側ティース３と、内側ティース３の外周側に設けられる外側ティース４と、内層巻線５と、外層巻線６とを有している。内層巻線５は、中心軸線Ｃと同じ方向を軸として、外側ティース４に巻かれている。また、外層巻線６は、中心軸線Ｃと同じ方向を軸として、内層巻線５と内側ティース３とに巻かれている。外層巻線６は、内層巻線５の上から巻かれている。

これにより、ステータ２のコイルにおいて、ティースの厚みを増すことなく、ティースの外周側の電気装荷が損なわれない構造を得ることができる。

また、外層巻線６を巻く際に、内層巻線５の側面５ｓは、隣り合う位置にある内側ティース３の側面３ｓと同一面を形成している。これにより、外層巻線６と、内層巻線５あるいは内側ティース３との間に空隙ができることを抑制し、空隙による磁束漏れの影響を小さくすることができる。

また、１個のスロット７のティースを、内側ティース３および外側ティース４の２個に分けた場合、巻線はそれぞれのティースに個別に施すことができる。しかし、この場合には、内側ティース３と外側ティース４との隙間３４に、内側ティース３の巻線および外側ティース４の巻線を入れなければならない。

それに対して、この実施の形態１のように、内層巻線５および外層巻線６を施す場合には、隙間３４に入るのは内層巻線５のみとなる。したがって、隙間３４を小さくすることができる。そのため、磁束漏れの影響を小さくすることができるとともに、ティースの平面形状の面積の減少を抑えることができる。

また、内側ティース３と外側ティース４との隙間３４の位置は、内層巻線５の巻数と外層巻線６の巻数との比率によって、径方向において移動させてもよい。このことにより、高効率の回転電機を得ることができる。

また、外層巻線６は、内側ティース３に巻かれており、内層巻線５に重ねて巻かれている。これにより、ティースの厚みを増すことなしに、外層巻線６の巻数を増減することできる。

また、実施の形態１では、内層巻線５を全部の外側ティース４に施した後に、外層巻線６を全部のスロット７に施すという手順をとっている。これに限らず、１個のスロット７に対して、内層巻線５および外層巻線６を連続して施し、これを全部のスロット７に順に行うという手順をとっても良い。

また、実施の形態１では、内側ティース３の立体形状と、外側ティース４の立体形状とは違っているが、同じにしてもよい。これにより、金型費用を抑えることが可能となる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２による回転電機について、図７および図８を用いて説明する。実施の形態１では、ティースが略四角柱であったが、実施の形態２では、図１のティースに対して形状が異なっている。

図７に、内側ティース３の周方向の断面図を示す。内側ティース３の、図示していないロータ１に対向する側にある先端部３ｔは、周方向に、断面が三角形状の張り出し部３ｐを有している。また、先端部３ｔは、ロータ１に対向していない側にある基端部３ｇより長い。

図８に、外側ティース４の周方向の断面図を示す。外側ティース４の、図示していないロータ１に対向する側にある先端部４ｔは、周方向に、断面が三角形状の張り出し部４ｐを有している。また、先端部４ｔは、ロータ１に対向していない側にある基端部４ｇより長い。

図７および図８において、外側ティース４の先端部４ｔの長さＬ４は、内側ティース３の先端部３ｔの長さＬ３よりも長い。これにより、内層巻線５および外層巻線６が巻かれていることによる、磁束漏れの増加を防ぐことができる。

また、外側ティース４は、図９に示すような断面形状をとってもよい。

また、実施の形態１および２においては、ティースを内側ティース３および外側ティース４の２個に分割したが、３個以上に分割してもよい。

１ ロータ、２ ステータ、３ 内側ティース、３ｓ 側面（第２の側面）、４ 外側ティース、５，５１ 内層巻線、５ｓ 側面（第１の側面）、６ 外層巻線、１００ モータ部（回転電機）、Ｃ 中心軸線、Ｌ３，Ｌ４ 長さ。

Claims (4)

1. ステータと、前記ステータの中心軸線と同じ方向に前記ステータに対向して設けられ、前記中心軸線の回りに回転するロータとを有する回転電機であって、
   前記ステータは、内側ティースと、
   前記内側ティースの外周側に設けられる外側ティースと、
   内層巻線と、
   外層巻線とを有し、
   前記内層巻線は、前記中心軸線と同じ方向を軸として、前記外側ティースに巻かれ、
   前記外層巻線は、前記中心軸線と同じ方向を軸として、前記内層巻線と前記内側ティースとに巻かれている回転電機。
2. 前記外側ティースに巻かれた前記内層巻線は、第１の側面を有し、
   前記内側ティースは、前記内層巻線の前記第１の側面と隣り合う位置に、第２の側面を有し、
   前記第１の側面は、前記第２の側面と同一面を形成している請求項１に記載の回転電機。
3. 前記内側ティース及び前記外側ティースの前記ロータに対向する端部にて周方向に張り出した張り出し部により形成される先端部の周方向の長さについて、前記外側ティースの前記長さは、前記内側ティースの前記長さよりも長い請求項１または２に記載の回転電機。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機を備えるエレベータ用巻上機。

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