WO2016129330A1

WO2016129330A1 - 回転電機、エレベータ用巻上機、および回転電機の永久磁石の着磁および脱磁方法

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Publication number: WO2016129330A1
Application number: PCT/JP2016/051288
Authority: WO
Inventors: 祥子川崎; 宏紀立木; 橋本　昭; 隆司梅田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2016-08-18
Also published as: US10432070B2; JPWO2016129330A1; KR102027099B1; US20180026502A1; CN107251382A; JP6305577B2; CN107251382B; DE112016000682T5; KR20170092617A

Abstract

各磁極ティース（２１２）間にスロット（２１３）が形成されている電機子コア（２１）と複数の磁極ティース（２１２）を跨いで巻き回されたコイル（２３０）を複数有する固定子（２０）と、磁性ヨーク（３１）の外周面に間隔をおいて配置された複数の永久磁石（３３）とを備える回転子（３０）とから構成され、コイル群（２３）は回転電機（１０）を駆動させるための電機子コイル（２３１）と、回転子（３０）の永久磁石（３３）の着磁あるいは脱磁を行う非電機子コイル（２３２）とから成る。

Description

回転電機、エレベータ用巻上機、および回転電機の永久磁石の着磁および脱磁方法

　この発明は、固定子である電機子と、電機子に対して回転する永久磁石式の界磁を持つ回転子とを有する回転電機、エレベータ用巻上機、および回転電機の永久磁石の着磁および脱磁方法に関するものである。

　エレベータは、２０年以上の長期間にわたって継続使用されるものであり、その間にコイルの絶縁不良や磁石の破損など、回転電機内部に故障が生じた際には、回転電機の分解修理が必要となる。
　固定子保守空間を小さくし、分割、再組立の作業を容易に行えるよう、軸中心上で上下に２分割された固定子コアと、固定子コアを保持し、軸中心上で上下に２分割された上部固定子ハウジングと下部固定子ハウジングとから構成されている軸受台兼用の固定子ハウジングを備えたエレベータ用巻上機が開示されている（例えば、特許文献１）。また回転子に埋め込まれた永久磁石を、固定子コイルに通電される電流により着磁する電動機の製造方法が開示されている（例えば、特許文献２）。

特許第４８６２２９２号公報（段落［０００９］、［００１１］および図３、４）特開２００２－３００７６２公報（段落［００１８］、［００３９］および図１）

　しかし、特許文献１開示発明では、分割したとき固定子と回転子が永久磁石の吸引力によって接触しないようにガイド装置を固定子、回転子に設ける必要があり、また、永久磁石の吸引力のためにエレベータ用巻上機の分割、再組立が困難である。この問題を解決する方法として、特許文献２開示発明があるが、本開示発明では、着磁に数～数十ｋＡの電流を必要とし、着磁工程の際にコイルに強い力がかかり絶縁被覆がコアに接触してコイル自体が破損する可能性がある。このため、製品としての寿命を著しく縮める恐れがある。

　この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、作業性の良い分解、組立ができ、かつ良好な動作特性の回転電機、エレベータ用巻上機、回転電機の永久磁石の着磁および脱磁方法を提供することを目的とする。

　この発明に係る回転電機は、円環状のバックヨーク、バックヨークから内周方向に延在する複数の磁極ティース、およびバックヨークと磁極ティースとによって囲まれるスロットを有する電機子コアと、複数の磁極ティースを跨いで巻き回され、スロット内に配置されたコイルとを備える固定子と、回転軸、回転軸の外周側に設けられた磁性ヨーク、および磁性ヨークの外周面に間隔をおいて配置された複数の永久磁石を備える回転子と、から構成される回転電機において、コイルは、回転電機を駆動させるための電機子コイルと、回転子の永久磁石の着磁あるいは脱磁を行う非電機子コイルとから成るものである。

　この発明に係るエレベータ用巻上機は、巻上機用電動機として用いる上記回転電機と、電機子コイル用の第一電源と、非電機子コイル用の第二電源とを備えたものである。

　この発明に係る回転電機の永久磁石の着磁および脱磁方法は、上記回転電機において、非電機子コイルに着磁あるいは脱磁用の電流を流す工程と、回転子を所定の角度回転させる工程とを繰り返して行うものである。

　この発明に係る回転電機によれば、コイル群は回転電機を駆動させるための電機子コイルと、回転子の永久磁石の着磁あるいは脱磁を行う非電機子コイルとから成るので、分解、組立前に永久磁石の磁力を下げて吸引力を著しく下げることができ、作業性の良い分解、組立ができ、かつ良好な動作特性とすることができる。

　この発明に係るエレベータ用巻上機は、上記回転電機を用いたものであるため、非電機子コイルを使用して回転電機の永久磁石の着磁あるいは脱磁を行うことができるため、据付および点検時の作業効率を向上させることができる。

　この発明に係る回転電機の永久磁石の着磁および脱磁方法は、非電機子コイルに着磁あるいは脱磁用の電流を流す工程と、回転子を回転させる工程とを繰り返し行うものあるため、回転電機の据付および点検時の作業効率を向上させることができる。

この発明の実施の形態１の回転電機に係る構成図である。この発明の実施の形態１の回転電機に係るコイルの構成図である。この発明の実施の形態１の回転電機に係るコイル配置展開図である。この発明の実施の形態１の回転電機に係るコイル配置展開図の比較図である。この発明の実施の形態１の回転電機に係る固定子の分割説明図である。この発明の実施の形態１の回転電機に係る非電機子コイルによって作られる磁路の説明図である。この発明の実施の形態４のエレベータ用巻上機に係る構成図である。

実施の形態１．
　実施の形態１は、各磁極ティース間にスロットが形成されている電機子コアと、スロット内にコイルが配置され、複数の磁極ティースを跨いで巻き回された複数のコイルを備え、複数ブロックに分割された固定子と、回転軸の外周側に設けられた磁性ヨークの外周面に間隔をおいて配置された複数の永久磁石とを備える回転子とから構成される回転電機に関するものである。そして、コイルは回転電機を駆動させるための電機子コイルと、回転子の永久磁石の着磁あるいは脱磁を行う非電機子コイルとから成る。

　以下、本願発明の実施の形態１に係る回転電機の構造および動作について、回転電機の構成図である図１、コイルの構成図である図２、コイル配置の展開図である図３、コイル配置の展開図の比較図である図４、固定子の分割説明図である図５、および非電機子コイルによって作られる磁路の説明図である図６に基づいて説明する。

　まず、図１、図２に基づいて、本発明の実施の形態１の回転電機１０の全体構成を説明する。なお、図１は回転電機１０の軸方向に直交する断面を表している。
　回転電機１０は、円筒状の固定子２０と、固定子２０の内側に配置されて回転する回転子３０とから構成される。固定子２０は電機子、回転子３０は界磁としての機能を備える。
　ここで、電機子、界磁ともにトルクを得るための磁界を発生させるものであるが、自身が発生させる磁界が一定であるものを界磁、入力する電流の大きさや周波数などにより、発生させる磁界が可変であるものを電機子と呼ぶ。

　回転子３０は、電磁鋼板あるいは鋳鉄等の磁性材料で構成され、回転軸４０と、磁路を形成する磁性ヨーク３１と、回転軸４０と磁性ヨーク３１の間に介在する回転子支持部材３２と、磁性ヨーク３１の外周面に設けられる複数の永久磁石３３とを備えている。
　永久磁石３３は、磁性ヨーク３１の周方向に互いに間隔を置いて配置されており、複数の磁極が形成されている。この例では、４０個の永久磁石３３が設けられており、磁極数Ｐ＝４０になっている。なお、永久磁石３３は、磁性ヨーク３１の周方向に等間隔で配置されることが望ましい。

　固定子２０は、電磁鋼板等で構成され、磁路を形成する電機子コア２１、絶縁部材（図示せず）、およびコイル群２３によって構成される。
　電機子コア２１は、円環状のバックヨーク２１１と、バックヨーク２１１から内周方向に延在する複数の磁極ティース２１２と、バックヨーク２１１と磁極ティース２１２とで囲まれた領域のスロット２１３とを有する。ここで、磁極ティース２１２とスロット２１３は同数である。この例では、磁極ティース数およびスロット数Ｑ＝１０５である。

　上記に示した絶縁部材は、電機子コア２１とコイル群２３の間が電気的に短絡することを防ぐために、スロット内周を取り囲むようにして設けられる。また、後述するが、コイル群２３は複数の相を持つため、各相の間を絶縁する相間絶縁紙や、スロットからコイルが飛び出すのを防ぐウェッジ、さらにはコイル群に含浸されるワニス等もこの絶縁部材に含まれる（いずれも図示しない）。

　コイル群２３は、機能上、２種類のコイルに分けられる。回転電機１０のトルクを得るための磁界を発生させる電機子コイル２３１と、それ以外の非電機子コイル２３２である。
　電機子コイル２３１は、回転電機１０を滑らかに駆動するために、複数の相に分けられる。この例では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相に分けられる。

　１相の電機子コイル２３１を構成するコイル２３０は、複数個あり、各相同数のコイル数を有する。各コイル２３０は、図２に示すように２辺のコイル辺２４１と、コイル辺２４１同士を電機子コア２１の上下端で繋ぐ２辺のコイルエンド２４２、および他のコイル２３０と接合するためのコイル端２４３から構成される。２辺のコイル辺２４１は、複数の磁極ティース２１２を跨いで形成され、異なるスロット２１３内にそれぞれ配置される。
　また、コイル２３０は、例えば線径φ０．２～φ１．０程度（スロット２１３に入る大きさ）の銅やアルミなどの表面に絶縁層が設けられたワイヤで構成され、数から数十ターン巻回される。また、スロット２１３への挿入をしやすくするため、１ターン当り線径の細い複数本のワイヤで１ターンを構成してもよい。

　電機子コイル２３１は、各コイル２３０が直列あるいは並列に接続され、コイルの片端が制御回路または制御回路と他相のコイル端の両方、他端が別の他相のコイル端または制御回路と別の他相のコイル端の両方に接続される。
　片端が制御回路で他端が他相のコイル端に接続される場合はスター回路と呼ぶ。また片端が制御回路と他相のコイル端の両方、他端が制御回路と別の他相のコイル端の両方に接続される場合はデルタ回路と呼ぶ。

　非電機子コイル２３２を構成するコイル２３０も同じ構成である。
　非電機子コイル２３２は、１個以上のコイルから構成され、相は設けない。複数のコイル２３０から構成される場合は、近接するコイルとは巻方向が逆であるとともに、直列に接続されることが望ましい。

　次に、電機子コイル２３１と非電機子コイル２３２の位置関係について、展開図を用いて説明する。
　図３はこの発明の実施の形態１による回転電機１０の一部を示す展開図である。また、図４は、同じ構成の電機子コア２１に対し、非電機子コイル２３２を設けずに、全スロットに電機子コイル２３１を最適に配置した例である。図４はコイル群の配置を説明するための比較図として用いる。

　本実施の形態１の例は、磁極数Ｐ＝４０、スロット数Ｑ＝１０５であるが、ここではＰとＱの最大公約数である５で分割した７２°分（ブロック１と呼ぶ）を示す。これは、図１の１ブロック分の角度（Ｘ＝７２°）に対応する。
　図３、図４の模式図において、スロットの外側に記載した数値は図上の左端のスロットを１番としたときのスロット番号を示す。図中のＵ、Ｖ、Ｗはコイルの相を示す文字であり、相に添えられた記号は紙面上向きに電流が流れる向きを＋とし、紙面下向きに電流が流れる向きを－とした時の各コイルの電流の流れる向きを示す記号である。図中の磁極ティースを跨いでスロット同士を繋ぐ線は、コイルエンドの繋がり方と電流の流れる向きを表している。

　回転電機１０をバランス良く駆動するためには、三相の各コイルの配置パターンが周方向に周期的であることが望ましく、本実施の形態１の例では、コイルの配置パターンはＰとＱの最大公約数で分割した角度で周期性を持つ（この場合は７２°）。
　また、各相の電機子コイルが作る起磁力あるいは誘起電圧の合成ベクトルが同じ大きさとなり、位相差が電気角で１２０°に等分されていることが望ましい。

　図３において、電機子コイル２３１を構成するコイル２３０は２種類あり、第１電機子コイルと第２電機子コイルが存在する。
　第１電機子コイル２３１Ａは、そのコイル辺がスロットの上口（開口側）と下口（コアバック側）に配置される。そして、第１電機子コイル２３１Ａが跨ぐ磁極ティース２１２の数は、（スロット数／磁極数）を超える最小の自然数（図３の場合は１０５／４０＝２．６２５であるため３）である。
　第２電機子コイル２３１Ｂは、そのコイル辺がスロットの上口同士、あるいは下口同士に配置される。そして、跨ぐ磁極ティース２１２の数は、（スロット数／磁極数）を超えない最大の自然数（図３の場合は２）である。

　全スロットに電機子コイル２３１を最適に配置した図４を参照して、以下に第２電機子コイル２３１Ｂの配置手順を説明する。
　［手順１］図４における１ブロック中の左端と右端のコイルに注目する。ここでは、スロット番号１と２１が相当する。
　［手順２］スロット番号１、２１それぞれに対して、（スロット数／磁極数）を下回る自然数（２）の範囲内のスロットに配置され、かつスロット内における位置（上口または下口）が同じで、かつ同相で逆向きの電流が流れているスロットのコイルに注目する。ここでは、スロット番号１のＶ－に対しスロット番号３のＶ＋、およびスロット番号２１のＶ－に対しスロット番号１９のＶ＋が相当する。
　［手順３］手順２で見つけたコイル辺同士を繋ぎ合わせても、電磁気的な作用は同じであるため、繋ぎ直す。そして、スロット番号１と３、スロット番号１９と２１でそれぞれ第２電機子コイルを作る。
　［手順４］手順３で作った第２電機子コイルと同じ関係になるコイルを、他の相でも見つけ、同じように構成にする。本実施の形態１の例では、２１スロットで３相あるため、この関係は７ティースに一度の関係で現れる。これに着目すると、スロット番号８と１０、１５と１７、およびスロット番号５と７、スロット番号１２と１４がさらに第２電機子コイルとなる。

　１相を成す電機子コイル２３１は、第１電機子コイル、第２電機子コイルともに、各相同数ずつ存在する。図３では、１相あたり６コイルのうち、４個が第１電機子コイル、２個が上記手順１～４で決められた第２電機子コイルである。このようにすることで、コイル抵抗を各相そろえることができるため、駆動時に各コイルに流れる電流のばらつきを抑えることができる。

　以上の説明では、１０５スロット４０極の場合であったが、それ以外の組合せでもよい。例えば、１０８スロット４２極など、（スロット数／磁極数）の値が、相数－１より大きく、相数より小さい値となるスロット数と磁極数の組合せであれば、上記の第１電機子コイルと第２電機子コイルの組合せが見つかる。

　さらに、本実施の形態１では、図４から第２電機子コイルにしたコイル以外の内で、１ブロック（１周の固定子をスロット数Ｑと磁極数Ｐの最大公約数で分割したもの）内で結線ができないコイルにも着目する。すなわち、図４左側においては、第２電機子コイルを構成するコイルであるスロット番号１のＶ－とスロット番号３のＶ＋に挟まれたスロット番号２の下口Ｗ－が相当する。
　また、図４右側においては、スロット番号１９のＶ＋とスロット番号２１のＶ－に挟まれたスロット番号２０の上口Ｕ＋が相当する。

　１ブロック内で結線ができない、ということは言いかえれば、このコイルをコイル群から外せば、１ブロックごとにコイル配置は完結することになる。このため、分布巻きの構成であっても、固定子の分割構造が成立することになる。
　ただし、上記のコイルをコイル群から外して分割構造の回転電機を成すためには、三相のコイルのバランスを取るため、１ブロック内でも同様の位置にあるコイルをコイル群から外す必要がある。外すコイルの位置は、先の第２電機子コイルの配置手順４と同様に２１スロット中を等分した位置、即ち、７ティース置きにコイルを外していけばよい。
　具体的には、図４において、スロット番号９の下口Ｖ＋とスロット番号１６の下口Ｗ＋、およびスロット番号１３の上口Ｗ－とスロット番号６の上口Ｖ－が相当する。
　このようにすることで、三相バランスが崩れることなく、かつコイル群が１ブロック内で収まる。すなわち、コイル配置はブロック内で完結し、ブロック間のコイル接続はない。

　ここで、コイル群が１ブロック内で収まった場合の、回転電機１０の分割構造について、図５に基づいて説明する。
　図５は、図１の回転電機１０の固定子２０を５分割した場合の、１ブロックだけ組立中心からずらして拡大した分割説明図である。図５では、ハウジング等の固定子２０に付随する部品は省略している。
　図５の回転電機１０の各ブロック２０１が有するスロット数は、図３に示した回転電機１０の１ブロックのスロット数と等しく、２１個である。また、分割面２０２は、先に説明した第２電機子コイルが配置されるスロットの隣のティースの略中央の位置に相当する。つまり、第１電機子コイル２３１Ａおよび第２電機子コイル２３１Ｂが、ティースを跨がない位置で分割するのが望ましい。

　分割数は、本実施の形態１ではスロット数１０５、磁極数４０であるため、両者の最大公約数である５分割とした。これは、本実施の形態１の回転電機１０が、スロット数と磁極数をそれぞれ最大公約数で割った数、すなわちスロット数２１、磁極数８ごとに、スロット、コイル配置、磁石位置が同じ位置関係を繰り返すことに由来する。しかし、分割数は最大公約数より小さい数でもよい。

　その場合、各分割ブロック内に構成されるスロット数は、全スロット数を先に説明した最大公約数で割った数（この例では２１）の整数倍であることが望ましい。
　また、先に説明した他のスロット数と磁極数の組み合わせであっても、同様にスロット数と磁極数の最大公約数で分割してもよいし、最大公約数より小さい数で分割してもよい。

　このように分割することで、一体の円でしか構成できなかった分布巻きの回転電機を、周方向に複数分割することができ、各ブロックが小型・軽量になるので、大型の回転電機であっても、組立・分解が容易となる。

　次に、このコイル配置における巻線係数を計算した結果を示す。
　巻線係数とは、分布巻係数（ある相に属する複数のコイルが、界磁の磁極中心に対して一定の位置に定まらず、いくつかに分布していることを示す数値。１が最大値）と、短節巻係数（１コイルピッチと磁極ピッチの比）との積で表される。巻線係数は、一般的には１次、５次、７次、・・・と奇数のうち、相数を除く次数を持ち、１次は回転機を駆動するための基本波に相当し、それ以外はトルクリップルを生み出す高調波に相当する。
　即ち、分布巻係数の内、１次の成分が１に近く、それ以外の高調波の成分が０に近い程、トルクが出やすくトルクリップルが小さい回転電機と言える。
　この発明の実施の形態１による回転電機の巻線係数は、図３では１次（０．９４３）、５次（０．１５５）、７次（０）である。

　また、最適な比較例として図４に示したコイル群の全てが電機子コイルで構成された回転電機における巻線係数は、１次（０．９３２）、５次（０．０８５）、７次（０）である。つまり、図３の実施の形態１による回転電機（コイル群の一部を非電機子コイルに置き換えた場合）においても、図４とほぼ同等の巻線係数が得られ、回転電機１０は良好な動作特性を有すると言える。

　次に、非電機子コイル２３２について説明する。
　非電機子コイル２３２は、前述した第２電機子コイルを構成するスロットに挟まれたスロット位置に配置される。
　図３では、スロット番号６の上口とスロット番号９の下口、スロット番号１３の上口とスロット番号１６下口の位置に相当する。すなわち、図３において、非電機子コイルはハッチング部および太線矢印部が相当する。
　第２電機子コイルを構成するスロットの間に当るスロットは、図３中の他の位置にも存在するが、ここにはコイルは配置しなくてもよい。スロット番号２の下口、２０の上口が相当する。
　非電機子コイルのコイルピッチは、第１電機子コイルと同じであることが望ましい。図３中のスロット番号６と９のコイルピッチ、ならびにスロット番号１３と１６のコイルピッチは、第１電機子コイルと同じ３である。

　非電機子コイル２３２は、１ブロックに付き１個または２個のコイル２３０で構成される。各ブロックそれぞれに非電機子コイル２３２を設けてもよいし、いずれか１ブロックまたは複数ブロックに非電機子コイル２３２を設けてもよい。
　非電機子コイル２３２は、回転電機を駆動するためのコイルではなく、回転電機の分解、組立および検査など、メンテナンス性を向上させる目的のために使用する。

　本実施の形態１では、非電機子コイル２３２を着磁あるいは脱磁用コイルとして使用する方法について説明する。
　非電機子コイル２３２を構成するコイル２３０は、電機子コイル２３１を構成するコイルよりも、絶縁層が厚く、ターン数も少ないことが望ましい。
　絶縁層として、例えば２５～１２５μｍ程度の厚さの絶縁テープを巻き付けてもよい。また、ターン数は１コイルあたり１～数ターンであることが望ましい。非電機子コイル２３２を構成するコイル２３０は、直列に接続されることが望ましい。
　また、非電機子コイル２３２は、実施の形態４で説明するように回転電機の駆動用とは別の電源に接続することが望ましい（実施の形態４の図７を参照）。

　次に、非電機子コイル２３２を使用した永久磁石３３の着磁方法を図６に基づいて説明する。
　図６は、非電機子コイル２３２に、着磁するのに必要な電流（数十ｋＡ）を印加したときの磁束線および磁束密度の大きさと方向を示した説明図である。なお、図６では、電機子コイルは図示していない。
　図６では、永久磁石３３が希土類磁石とした場合に、非電機子コイル２３２に、数十ｋＡＴ（ＡＴ：電流×ターン数を示し、起磁力あるいはアンペアターンと呼ぶ）の印加磁界をかけている。希土類磁石の場合、通常は、磁束密度が２テスラ以上で１００％着磁される。図６中の矢印は、２テスラ以上の部分のみ表示しており、矢印の向きに永久磁石は着磁される。非電機子コイル２３２のターン数は１～数ターン程度、着磁電流は、磁気回路にもよるが一般的に数～数十ｋＡ程度である。

　図６を見ると、非電機子コイル２３２によって図における右から３番目と６番目の永久磁石３３がそれぞれＳ極、Ｎ極に着磁されている。回転子中の磁極の並びは１番目からＳ極とＮ極が交互に並ぶものであるから、図６の磁束密度の向きは正しく着磁されている。

　また、永久磁石３３を脱磁する際には、非電機子コイル２３２には交流かつ徐々に減衰していく電流を印加する。例えば、あらかじめコンデンサに数千μＦの電荷をチャージして、コンデンサと非電機子コイル２３２をスイッチにより接続することでコイルに電流を流す方式としてもよい。その際、非電機子コイル２３２の抵抗やインダクタンスによって印加した電流が徐々に減衰していき、永久磁石３３を脱磁することができる。

　なお、非電機子コイル２３２には着磁の際に大きな電磁力が働くため、先に説明したようにコイルの絶縁層を厚くするとともに、スロットに固定をすることが望ましい。固定の方法としては、例えばワニス、接着剤やスペーサなどを使用する方法がある。

　この着磁あるいは脱磁作業は、回転子３０の位置を回転させながら複数回行うことで、全ての永久磁石３３の着磁あるいは脱磁が完了する。たとえば、１ブロックにつき２コイル×５ブロックで合計１０コイルにより非電機子コイル２３２を構成する場合は、４回作業を繰り返すことで全ての永久磁石３３を着磁あるいは脱磁することができる。

　着磁あるいは脱磁作業を繰り返すときの回転子３０の位置は、レゾルバやエンコーダなど、回転電機に標準的に取り付けられている回転センサ（図示せず）の情報を用いて決めてもよく、治具などで機械的に決めてもよい。

　以上の説明したように、回転子３０の永久磁石３３の着磁および脱磁作業は、非電機子コイル２３２に着磁あるいは脱磁用の電流を流す工程と、回転子３０を所定の角度を回転させる工程を必要回数繰り返すことで完了する。
　ここで、所定の角度および必要回数は、永久磁石３３の配置と非電機子コイル２３２の配置とから決まる。実施の形態１の例では、所定の角度は９０°であり、必要回数は４回である。

　ここで回転電機１０は、どのサイズでもよいが、例えばエレベータ用巻上機の場合、直径数百ｍｍ～数ｍのサイズでもよい。このような大型の回転電機が据え付けられる場合、修理や点検、交換、組立などの必要が出てきたとき、据付場所のスペースが十分確保できず、作業が容易にできないことが想定される。

　本実施の形態１の回転電機１０をエレベータ用巻上機に使用すれば、スロット数と磁極数の最大公約数で固定子２０を分割することができ、かつ回転電機１０が組まれた状態で回転子３０の永久磁石３３を着磁あるいは脱磁ができるので、狭いスペースでも修理や点検、交換、組立などを容易に行うことができる。
　また、固定子の分割構造に合わせて、固定子を保持するハウジング（図示せず）も、分割構造とすれば、さらにメンテナンス性が向上する。

　以上説明したように、実施の形態１の回転電機は、各磁極ティース間にスロットが形成されている電機子コアと、スロット内にコイル辺が配置され、複数の磁極ティースを跨いで巻き回された複数のコイルを備える固定子と、回転軸の外周側に設けられた磁性ヨークの外周面に間隔をおいて配置された複数の永久磁石とを備える回転子とから構成されるものである。そして、コイルは回転電機を駆動させるための電機子コイルと、回転子の永久磁石の着磁あるいは脱磁を行う非電機子コイルとから成る。したがって、容易に固定子の分割が可能で、作業性の良い分解、組立ができ、かつ良好な動作特性の回転電機とすることができる。

実施の形態２．
　実施の形態２の回転電機は、実施の形態１の回転電機（スロット数１０５、磁極数４０）とは別のスロット数と磁極数の組合せを有するものである。

　以下、実施の形態２の回転電機の条件について説明する。
　本発明を適用できる実施の形態１の回転電機、即ち、分布巻きコイルを備えた回転電機で周方向に分割可能で、かつ非電機子コイルを設置可能な構造にできるスロット数と磁極数の組合せには、次の条件がある。

　［条件１］スロット数と磁極数の最大公約数が１より大きいこと（コイルの配置に機械角３６０°を割り切ることができる角度による周期性があること）。
　［条件２］１極あたりかつ１相あたりのスロット数が割り切れない数であること（重ね巻の分布巻きにおいても、２種類のコイルピッチを有すること）。

　以上の条件１、２を満たすスロット数と磁極数の組合せとして、１８０スロット７０極（５分割）、１３５スロット５０極（５分割）などがあり、そのいずれを採用してもよい。
　また、１０８スロット４２極（３分割）、８１スロット３０極（３分割）などの組合せも条件１、２を満たす。

　以上説明したように、実施の形態２の回転電機は、条件１、２を満たすスロット数と磁極数の組合せを有する回転電機とすることで、実施の形態１と同様に、容易に固定子の分割が可能で、作業性の良い分解、組立ができ、かつ良好な動作特性の回転電機とすることができる。

実施の形態３．
　実施の形態３の回転電機は、実施の形態１の非電機子コイルを永久磁石の着磁あるいは脱磁以外の用途にも使用するものである。

　以下、実施の形態３の回転電機について説明する。説明では、適宜、実施の形態１の図を参照し、各構成要素の符号を使用する。

　非電機子コイル２３２は、着磁あるいは脱磁以外にも、回転電機１０のメンテナンス性を向上させる手段にも使用できる。例えば、各ブロックの同じ位置に数～数十ターン巻回された非電機子コイル２３２を配置する。回転子３０を回転させたときに、この非電機子コイル２３２に発生する誘起電圧の位相や大きさを測定する。
　すなわち、非電機子コイルをサーチコイルとして使用することで、永久磁石３３の取付誤差や、偏芯量などを検出できる。

　サーチコイルの仕様は、実施の形態１で示した着磁用および脱磁用コイルと異なり、細線を多数巻いてもよい。多数巻くことで、検出の感度を向上させることができる。また、サーチコイルとしての精度を良くするために、スロットへの固定は、着磁用コイルと同様に接着剤やスペーサを使用することが望ましい。

　また、実施の形態１との組合せとして、例えば第１、２のブロックには非電機子コイルを着磁あるいは脱磁用のコイルとして配置し、第３～５のブロックには非電機子コイルをサーチコイルとして配置してもよい。
　さらに、着磁あるいは脱磁用のコイルとして配置した非電機子コイルを、通常運転中は、サーチコイルとして使用してもよい。

　以上説明したように、実施の形態３の回転電機は、実施の形態１の非電機子コイルを永久磁石の着磁あるいは脱磁以外の用途にも使用するものである。したがって、実施の形態１と同様に、容易に固定子の分割が可能で、作業性の良い分解、組立ができ、かつ良好な動作特性の回転電機とすることができる。
　さらに、実施の形態３の回転電機は、非電機子コイルをサーチコイルとして使用することで、永久磁石の取付誤差や、偏芯量などを検出でき、メンテナンス性の向上を図ることができる。

実施の形態４．
　実施の形態４のエレベータ用巻上機は、実施の形態１～３で説明した回転電機を巻上機用電動機に適用したものである。
　以下、実施の形態４のエレベータ用巻上機の構成、動作について、エレベータ用巻上機の構成図である図７に基づいて説明する。

　図７において、エレベータ用巻上機４００は回転電機１０、電機子コイル２３１に電源を供給する駆動用電源（第一電源）５１、非電機子コイル２３２に電源を供給する非電機子コイル用電源（第二電源）５２を備える。ここで、巻上機用電動機である回転電機１０は、実施の形態１～３で説明した回転電機である。

　エレベータ用巻上機４００の回転電機１０を通常運転するときは、駆動用電源（第一電源）５１から例えば、ＰＷＭ制御された三相交流電源を回転電機１０に供給する。
　回転電機１０の設置時や点検、分解時は、非電機子コイル用電源（第二電源）５２から回転電機１０の非電機子コイル２３２に永久磁石３３の着磁および脱磁に必要な電流を供給する。
　また、エレベータ用巻上機４００の回転電機１０を通常運転時に、サーチコイルとして配置した非電機子コイル２３２に発生する誘起電圧の位相や大きさを測定することで、永久磁石３３の取付誤差や、偏芯量などを検出できる。
　この非電機子コイル２３２に発生する誘起電圧の測定、永久磁石３３の取付誤差や偏芯量などの検出は、非電機子コイル用電源（第二電源）５２内の装置で行うこともできる。また、非電機子コイル２３２に発生する誘起電圧の位相や大きさを測定する装置を必要時に接続して、永久磁石の取付誤差や、偏芯量などを検出してもよい。

　以上説明したように、実施の形態４のエレベータ用巻上機は、実施の形態１～３の回転電機を適用したものであるため、非電機子コイルを使用して回転電機の永久磁石の着磁あるいは脱磁を行うことができ、据付および点検時の作業効率を向上させることができる。
　また、非電機子コイルをサーチコイルとして使用することで、回転電機のメンテナンス性を向上させることができる。

　なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

　この発明は、回転電機を駆動させるための電機子コイルと、回転子の永久磁石の着磁あるいは脱磁を行う非電機子コイルとから成るものであり、据付および点検時の作業効率の向上が要求される回転電機に広く適用できる。

Claims

円環状のバックヨーク、前記バックヨークから内周方向に延在する複数の磁極ティース、および前記バックヨークと前記磁極ティースとによって囲まれるスロットを有する電機子コアと、
複数の前記磁極ティースを跨いで巻き回され、前記スロット内に配置されたコイルを複数有する固定子と、
回転軸、前記回転軸の外周側に設けられた磁性ヨーク、および前記磁性ヨークの外周面に間隔をおいて配置された複数の永久磁石を備える回転子と、から構成される回転電機において、
前記コイルは、前記回転電機を駆動させるための電機子コイルと、前記回転子の前記永久磁石の着磁あるいは脱磁を行う非電機子コイルとから成る回転電機。
前記電機子コイルは、跨ぐ磁極ティース数が、（スロット数／磁極数）より大きい最小の自然数であり、前記スロット内の開口側および前記スロット内のコアバック側に配置される第１電機子コイルと、
跨ぐ磁極ティース数が、（スロット数／磁極数）より小さい最大の自然数であり、前記スロット内の開口側同士あるいは前記スロット内のコアバック側同士に配置される第２電機子コイルとから成り、
前記固定子は複数のブロックに分割され、前記ブロック内で前記第１電機子コイルおよび前記第２電機子コイルの配置が完了する請求項１に記載の回転電機。
前記非電機子コイルは、前記第２電機子コイルに挟まれた前記スロット内に配置されて成る請求項２に記載の回転電機。
前記非電機子コイルは、跨ぐ磁極ティース数が、（スロット数／磁極数）より大きい最小の自然数で形成される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
スロット数と磁極数の組合せは、スロット数と磁極数の最大公約数が１より大きく、および１極あたりかつ１相あたりのスロット数が割り切れない数で形成される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
前記非電機子コイルは、前記永久磁石の取付誤差および偏芯量を検出する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
巻上機用電動機として用いる請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機と、前記電機子コイル用の第一電源と、前記非電機子コイル用の第二電源とを備えたエレベータ用巻上機。
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機において、
前記非電機子コイルに着磁あるいは脱磁用の電流を流す工程と、前記回転子を所定の角度回転させる工程とを繰り返して行う回転電機の永久磁石の着磁および脱磁方法。