高層工場建物の貨物エレベーター用巻上機の選び方

抽象的な：土地を節約するために、高層建築物（「工業用二階」と呼ばれる）での産業運営を促進することが、近年の国策の方向となっている。本稿では、「Industrial Upstairs」構想におけるエレベータ（貨物エレベータ）の要件と近年の貨物エレベータの開発動向に基づいて、牽引機械がどのようにして大トン数かつ高速の貨物エレベータの開発に適応できるかについての視点を提示し、エレベータ一体型メーカーに関連する参考資料と支援を提供することを目的としている。

キーワード:工業用の上階。貨物用エレベーター。輸送効率。牽引力;過負荷容量。制動能力。電磁方式。省エネと環境保護

1.国内の工場建屋変革の動向

近年、都市開発規模の拡大が続く中、土地資源はますます不足しており、工業用地の供給が不足しています。従来の工場開発モデルは、産業存続のためのスペースを確保するというより大きなプレッシャーを企業に課しています。同時に、高度な新技術の国境を越えた統合を特徴とする新興産業では、生産および研究開発の空間環境や工場の建設基準に対してより高い要件が求められています。

こうした背景から、産業基盤が比較的発達している珠江デルタや長江デルタ地域では、「産業二階化」という新たな潮流が生まれている。 「Industrial Upstairs」は、超高層ビル工場、垂直工場、または空中工場としても知られています。本質的には、高層の工業用建物を指します。一般に「工業用高層階化」とは、比較的軽量で振動の少ない生産設備を高層階に移動させ、立体的な展開を実現することを指します。この概念は深セン市によって最初に提案され、新世代の情報技術や人工知能などのハイエンド産業の研究開発と生産のリンクを超高層ビルに再配置した。産業と都市の統合および都市再生から派生したこのモデルは、企業団地として大量の工場スペースを創出し、土地の敷地率と利用効率を効果的に向上させるだけでなく、産業構造の調整と企業の変革を強制し、経済発展と土地不足の間の矛盾を緩和する。

このため、新たに計画される工業団地工場は、高さ24メートルを超えるか、階数が6階以上の高層工場となることが多い。このような高層工場では、工場の垂直搬送ニーズを満たすために、高速かつ大トン数のエレベーターをサポートする必要があります。 （下の写真は、ある地域の近代的な工業団地の外観例です。）

2. 工場の新たな要件を満たすための貨物用エレベーターの変更

「Industrial Upstairs」に適応し、高層工業工場の垂直輸送のボトルネックを解決するために、国内の貨物用エレベーター市場は次のような変化を遂げています。

貨物用エレベーターの耐荷重の推移

積載量を当初の 2T ～ 3T から 3T ～ 5T、あるいはさらに大きなトン数に増加させたエレベーターの需要が急増しています。国内エレベーター企業も続々と10T貨物用エレベーターの資格を取得している。最近、国内の有名な貨物エレベーターブランドが42T貨物エレベーターを発売し、関連する国家型式試験認証を取得しました。

貨物用エレベーターの速度の変化

エレベーターの標準速度は、エレベーターの種類、階高、耐荷重などの要因によって決まります。一般に、階数が高く、荷物が大きいほど、エレベータの速度は速くなります。従来、工場の床高は比較的低いため、貨物用エレベーターの速度は 0.25m/s ～ 0.63m/s の範囲で選定されていることが多かった。工場床高の継続的な増加に伴い、貨物用エレベーターの揚程も高くなり、輸送効率の向上を図るためエレベーター速度も0.5m/s～1m/s以上と高速化しています。

国家エレベーター安全基準の変更

ａ．数年前、国家規格にエレベーターの意図しない車両移動防止 (UCMP) の要件が追加されました。ウォームギア牽引機を備えた貨物用エレベーター製品は、この標準要件を満たすためにロープ グリッパーまたはシーブ グリッパーを追加で装備する必要があります。一方、永久磁石同期牽引機は、独自のブレーキを実行コンポーネントとして直接使用できるため、貨物用エレベーターへの永久磁石同期牽引機の適用がさらに容易になります。

b.カーエレベーターの面積の免除が解除されました

• 国家規格 GB 7588-2003 の古いバージョンでは、セクション 8.2.2 で、貨物用エレベーターの面積は「効果的な制御」の条件下で適切に緩和できると規定されていました。

• 新バージョンの国家規格 GB 7588.1-2020 (以下、「新国家規格」という) では、「実効管理」下で基準を超えるカーエレベーターの面積を許可する GB 7588-2003 の免除規定が削除されました。つまり、新国家基準では、カーエレベータも標準的な貨物用エレベータに対応する面積や積載量に合わせて構成する必要があります。

• その結果、旧基準では小型かご用エレベーターが 3T（余剰面積あり）で構成されていた建物は、新国家基準では 10T 以上のエレベーターしか設置できなくなりました。

3. グリーンエネルギーの節約と環境保護の要件

永久磁石同期モータは、高効率、省エネ、環境保護、高い費用対効果を特徴としています。従来の誘導モーターと比較して、永久磁石同期モーターは効率が高く、エネルギー消費量を約 20 ～ 30% 節約します。これは永久磁石同期モータが永久磁石励磁を採用しているため、漏れ磁束や鉄損が低減され、効率がさらに向上します。この高効率機能は、エネルギー消費量を大幅に削減し、生産効率を向上させることができるため、現代の産業、輸送、その他の分野にとって非常に重要です。著者は、将来的には永久磁石同期巻上機がウォームギヤ巻上機の市場シェアをさらに占め、貨物用エレベータの主流となると予測している。

4. 日本電産KDS貨物用エレベーター牽引機のメリット

ａ．より正確かつ広範囲の市場セグメンテーションとカバレッジ

日本電産KDSは、大湾区の中核エリアであり、「工業用高層階」市場の最前線にある佛山市順徳区に位置しています。高層ビルの貨物用エレベーターの市場需要に応えるため、日本電産KDSは、貨物用エレベーター市場のアプリケーションニーズを満たすために、早ければ2017年にも従来のウォームギア牽引機をギアレス永久磁石同期牽引機に置き換える製品開発計画を本格的に計画しています。日本電産 KDS 貨物エレベーター牽引機製品モデルは、さまざまな牽引比と速度に基づいて、2T から 50T までの全範囲をカバーしています。柔軟な牽引比により、顧客の多様な設計ニーズを満たすことができ、アプリケーションに適したコスト効率の高い牽引機械をより簡単に選択できるようになります。

日本電産KDS貨物用エレベーター牽引機の製品ラインナップ

b.設計スキームとアプリケーションの信頼性と安全性を確保するための厳格な設計プロセス

1. 牽引能力とワイヤロープの安全率の設計

貨物用エレベーター牽引機は、一般に 4:1 以上の牽引比を採用します。また、車が比較的軽いため、トラクション能力が不足する可能性があります。したがって、エレベータの形状に基づいて計算して検証する必要があります。

一般に、次の 2 つの解決策があります。

・(1) U字溝の採用：切欠角βを大きくすることでトラクション能力を向上させることができます。

• (2) ノッチ付き V 溝の採用：ワイヤロープの安全率を計算しつつ、ノッチ角度 β と溝角度 γ のマッチングを考慮する必要があり、ロープ溝は焼入れ処理が不要（コスト削減）となります。貨物用エレベーターではリターンシーブの数が多いため、ワイヤロープにはより高い安全率が求められます。 GB/T 7588.2-2020で規定されているV字溝トラクションシーブの等価数の変更に伴い、トラクション能力に応じた特殊溝タイプの採用により、ワイヤロープに求められる安全率がより高くなりました。

2. 制動能力、過負荷能力、エネルギー効率の要件

貨物用エレベーターは一般に揚程が比較的低く、デューティ サイクルが低いため、発生する熱は比較的少ないです。旅客用エレベーター牽引機をベースにして貨物用エレベーター牽引機を設計する人もいますが、そのような設計変更は一連の問題を引き起こします。たとえば、元の高デューティ サイクルに基づいて電磁材料を削減すると、過負荷容量とエネルギー効率が不十分になりやすくなります。また、小負荷で使用率の高い機種を代替として使用した場合、軸荷重、ワイヤロープ本数、制動能力、過負荷能力、エネルギー効率が要求を満足できない場合があります。

したがって、貨物エレベータ牽引機を設計する際には、上記の要素を評価し、必要に応じて、貨物エレベータ牽引機の特殊な要件に従って製品の開発と設計を再実行する必要があります。

3. 動制動トルク

型式仕様書および検査規則の要求に従って、巻上機ブレーキがかご上方過速度防止装置の減速要素またはかご誤動防止装置の停止要素として機能する場合、エレベータには追加のブレーキ装置が装備されなければなりません。通常の状況では、永久磁石同期牽引機は解決策としてダイナミック ブレーキ (モーター巻線を短絡する) を採用しますが、牽引機の電磁設計および構造設計はダイナミック ブレーキの影響に耐えることができる必要があることに注意する必要があります。

貨物用エレベーター牽引機では発生する熱量が少ないため、電磁材料の使用量が少なくなり、動的制動トルクが不十分になる可能性があります。この場合、エアギャップ磁束密度を高めることで問題を解決する必要があります。同じ電磁材料の条件下では、集中巻の発電制動トルクは分布巻に比べて小さく、改善が困難です。したがって、電磁スキームを最適化するには、電磁界有限要素解析ツールを使用する必要があります。試作機の動制動トルクは型式試験により試験され、量産巻上機の動制動トルクは逆起電力制御により確保されています。

4. 積み降ろし装置の品質

貨物用エレベータ巻上機は負荷容量が大きく、従来の巻上機よりも高い軸荷重が必要となるため、高速運転時により大きな牽引力と耐摩耗性の高いトラクションシーブが必要となります。最新の GB/T 7588.1-2020 では、5.4.2.2.1(b) を採用する場合（つまり、積み降ろし装置の質量と定格荷重を別々に考慮する場合）、牽引機械の軸荷重、ブレーキ能力（特にブレーキが車両の意図しない動きを保護するための実行コンポーネントとして機能する場合）、および牽引能力についてより高い要件が提示され、計算および検証する必要があると規定されています。 独立して。

c.コストと電磁方式の最適化

日本電産KDSでは、高度なソフトウェアを使用して電磁界設計や機械強度設計のための有限要素解析を行っています。これにより、巻上機の強度が最適化および強化され、性能の最適化とコスト競争力のバランスが取れ、巻上機の研究開発サイクルが大幅に短縮されます。

• 電磁場の有限要素解析

• 機械的強度の有限要素解析

◦ マシンベース

◦ ハブ

「二階の産業化」という国家戦略と、省エネと環境保護の一般的な方向性を合わせるために、エレベーター一体型メーカーは、高効率で省エネの永久磁石同期牽引機を設計に採用しています。これにより、一体型エレベーターの安定した信頼性の高い性能、スムーズな動作、高い輸送効率、省エネ、環境保護が保証されます。日本電産 KDS 貨物エレベーター シリーズ牽引機械は、最大 3m/s の最大速度で、さまざまな牽引比スキームを通じて 2T から 50T までの貨物エレベーターの負荷要件をカバーできます。これらは、さまざまな工業団地の貨物エレベーター輸送要件を十分に満たすことができ、顧客にワンストップで手間のかからない選択体験を提供することもできます。日本電産KDSは常に「品質第一、顧客の成功」という経営理念を堅持してきました。今後の市場開拓においても、お客様と協力して「産業用二階」のより良いソリューションをより多く提供してまいります。