(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗りかごの巻上機を駆動する永久磁石回転子同期電動機の磁極位置を検出する回転センサと、前記永久磁石回転子同期電動機の相電流を検出する相電流センサと、前記乗りかごの位置を検出するかご位置センサと、前記磁極位置と前記相電流および乗りかご位置に基づいて前記乗りかごの昇降運転のための前記永久磁石回転子同期電動機への電圧指令を演算するとともに電磁ブレーキにオンオフ指令を出力する演算処理装置と、前記演算処理装置からの電圧指令に基づいて前記永久磁石回転子同期電動機を駆動する電動機駆動制御装置とを備えたエレベータの制御装置において、前記乗りかごの移動速度を検出するかご速度センサを有し、前記演算処理装置は、前記回転センサからの磁極位置の検出が不能となったときは、前記電磁ブレーキにより前記永久磁石回転子同期電動機の軸を固定して前記永久磁石回転子同期電動機の電機子インダクタンスから前記磁極位置を推定し、前記電磁ブレーキを解除して推定された磁極位置に基づいて救出運転を行い、その救出運転開始後に前記かご速度センサで検出された乗りかごの移動速度が所定値より小さいときは救出運転を継続し、乗りかごの移動速度が所定値より大きくなったときは前記電磁ブレーキを作動させてエレベータを停止させるようにしたことを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項２】
乗りかごの巻上機を駆動する永久磁石回転子同期電動機の磁極位置を検出する回転センサと、前記永久磁石回転子同期電動機の相電流を検出する相電流センサと、前記乗りかごの位置を検出するかご位置センサと、前記磁極位置と前記相電流および乗りかご位置に基づいて前記乗りかごの昇降運転のための前記永久磁石回転子同期電動機への電圧指令を演算するとともに電磁ブレーキにオンオフ指令を出力する演算処理装置と、前記演算処理装置からの電圧指令に基づいて前記永久磁石回転子同期電動機を駆動する電動機駆動制御装置とを備えたエレベータの制御装置において、前記乗りかごの進行方向を検出する進行方向センサを有し、前記演算処理装置は、前記回転センサからの磁極位置の検出が不能となったときは、前記電磁ブレーキにより前記永久磁石回転子同期電動機の軸を固定して前記永久磁石回転子同期電動機の電機子インダクタンスから前記磁極位置を推定し、その磁極位置に基づいて前記乗りかごを静止制御した後に前記電磁ブレーキを解除し、前記進行方向センサにより前記永久磁石回転子同期電動機の回転方向が回転指令方向と同一方向であると検知されたときは推定した磁極位置に基づいて救出運転を行い、前記永久磁石回転子同期電動機の回転方向が回転指令方向と反対方向であると検知されたときは前記電磁ブレーキを作動させてエレベータを停止させるようにしたことを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項３】
乗りかごの巻上機を駆動する永久磁石回転子同期電動機の磁極位置を検出する回転センサと、前記永久磁石回転子同期電動機の相電流を検出する相電流センサと、前記乗りかごの位置を検出するかご位置センサと、前記磁極位置と前記相電流および乗りかご位置に基づいて前記乗りかごの昇降運転のための前記永久磁石回転子同期電動機への電圧指令を演算するとともに電磁ブレーキにオンオフ指令を出力する演算処理装置と、前記演算処理装置からの電圧指令に基づいて前記永久磁石回転子同期電動機を駆動する電動機駆動制御装置とを備えたエレベータの制御装置において、エレベータの乗りかごの荷重を検出するかご荷重センサを有し、前記演算処理装置は、前記回転センサからの磁極位置の検出が不能となったときは、前記電磁ブレーキにより前記永久磁石回転子同期電動機の軸を固定して前記永久磁石回転子同期電動機の電機子インダクタンスから前記磁極位置を推定し、前記かご荷重センサで検出されたかご荷重が所定値より小さいときは上昇方向の運転とし、かご荷重が所定値より大きいときは下降方向の運転とし、この上昇方向の運転または下降方向の運転の判定後に、前記電磁ブレーキを解除して推定された磁極位置に基づいて救出運転を行ようにしたことを特徴とするエレベータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石回転子の同期電動機を動力とするエレベータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
巻上機を永久磁石回転子の同期電動機で駆動するようにしたエレベータでは、永久磁石回転子同期電動機の磁極位置を回転センサで検出してベクトル制御にて乗りかごの速度やトルクを制御している。すなわち、永久磁石回転子同期電動機の回転軸に回転センサを取り付けて磁極位置を検出し、永久磁石回転子同期電動機の相電流を電流センサを用いて検出する。これらの値よりベクトル制御することにより永久磁石回転子同期電動機を回転させてエレベータの制御を行うようにしている。
【０００３】
ここで、永久磁石回転子同期電動機は、電機子に三相交流を通ずると電機子反作用による磁束Φａが生じる。図１６は、永久磁石回転子同期電動機の特性の説明図であり、図１６（ａ）は同期電動機の回転子と回転磁界との相対位置の説明図、図１６（ｂ）はトルクの特性図である。
【０００４】
図１６（ａ）において、界磁極である永久磁石回転子が同期速度で回転していれば、電機子電流Ｉの分布も界磁束Φも一定の関係位置を保ったまま同期速度で回転する。すなわち、電機子電流Ｉによる電機子磁束Φａと永久磁石回転子による界磁束Φとは、一定の位相差γを保って回転する。そして、電機子電流Ｉと界磁速Φとの間にフレミング左手の法則により力が働き、電機子が固定されていることから回転子にＡ方向に一定トルクが発生する。
【０００５】
界磁束Φと電機子磁束Φａとの軸間の位相差をγとし比例定数をｋとすると、トルクτは次式（１）で表現される。
【０００６】
τ＝ｋΦＩｓｉｎγ  …（１）
従って、図１６（ｂ）に示すように、γ＝９０°の時にトルクは最大となり、γ＝０°またはγ＝１８０°の時にトルクは最小となる。
【０００７】
次に、磁極位置と電機子インダクタンスの関係について、電流ベクトルの大きさを一定として、等価交換巻線と鎖交する磁束の関係を説明する。磁極軸と電機子磁束との相対角度がγの時の等価交換巻線と鎖交する全磁束Φｏは、次式（２）となる。但し、Φは永久磁石回転子による界磁束、Φａは電機子電流Ｉにより作られる磁束である。
【０００８】
Φｏ＝Φａ＋Φｃｏｓγ  …（２）
（２）式は磁気飽和を無視した時の関係であるが、磁気飽和を考慮しても磁束Φｏの相対的大小関係は変わらない。この関係を図１７に示す。図１７（ａ）は全磁束Φｏと磁極位置γとの関係図であり、図１７（ｂ）は電機子インダクタンスＬと磁極位置γとの関係図である。実際は、電機子インダクタンスＬは鉄心の磁気飽和のために鎖交磁束の大きい時は小さくなり、磁束の小さい時は大きくなる。結果として図１７（ｂ）に示すように、電機子インダクタンスＬは磁極位置γによって変化する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなエレベータの制御装置において、永久磁石回転子同期電動機の回転センサが故障した場合、ベクトル制御が不能となりエレベータは停止したまま動けなくなる。例えば、回転センサがパルスジェネレータの場合、発光ダイオードやフォトトランジスタが故障するなど永久磁石回転子同期電動機の磁極位置が検出できなくなったときには、ベクトル制御が不能となりエレベータは停止したまま動けなくなる。ベクトル制御ができなくなれば、乗客を缶詰めにしたまま救出ができなくなってしまう。
【００１０】
また、磁極位置がわからずに救出運転を目的として通電した場合には、磁極位置によっては、永久磁石回転子同期電動機が逆転したり、トルクが出せずに乗りかごをつり落としたりすることが考えられる。
【００１１】
本発明の目的は、永久磁石回転子同期電動機の回転センサが故障した場合であっても、磁極位置と電機子インダクタンスとの関係を利用して磁極位置を推定してベクトル制御を可能とし、回転センサがなくても救出運転ができるエレベータの制御装置を得ることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わるエレベータの制御装置は、乗りかごの巻上機を駆動する永久磁石回転子同期電動機の磁極位置を検出する回転センサと、前記永久磁石回転子同期電動機の相電流を検出する相電流センサと、前記乗りかごの位置を検出するかご位置センサと、前記磁極位置と前記相電流および乗りかご位置に基づいて前記乗りかごの昇降運転のための前記永久磁石回転子同期電動機への電圧指令を演算するとともに電磁ブレーキにオンオフ指令を出力する演算処理装置と、前記演算処理装置からの電圧指令に基づいて前記永久磁石回転子同期電動機を駆動する電動機駆動制御装置とを備えたエレベータの制御装置において、前記乗りかごの移動速度を検出するかご速度センサを有し、前記演算処理装置は、前記回転センサからの磁極位置の検出が不能となったときは、前記電磁ブレーキにより前記永久磁石回転子同期電動機の軸を固定して前記永久磁石回転子同期電動機の電機子インダクタンスから前記磁極位置を推定し、前記電磁ブレーキを解除して推定された磁極位置に基づいて救出運転を行い、その救出運転開始後に前記かご速度センサで検出された乗りかごの移動速度が所定値より小さいときは救出運転を継続し、乗りかごの移動速度が所定値より大きくなったときは前記電磁ブレーキを作動させてエレベータを停止させるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明に係わるエレベータの制御装置は、乗りかごの巻上機を駆動する永久磁石回転子同期電動機の磁極位置を検出する回転センサと、前記永久磁石回転子同期電動機の相電流を検出する相電流センサと、前記乗りかごの位置を検出するかご位置センサと、前記磁極位置と前記相電流および乗りかご位置に基づいて前記乗りかごの昇降運転のための前記永久磁石回転子同期電動機への電圧指令を演算するとともに電磁ブレーキにオンオフ指令を出力する演算処理装置と、前記演算処理装置からの電圧指令に基づいて前記永久磁石回転子同期電動機を駆動する電動機駆動制御装置とを備えたエレベータの制御装置において、前記乗りかごの進行方向を検出する進行方向センサを有し、前記演算処理装置は、前記回転センサからの磁極位置の検出が不能となったときは、前記電磁ブレーキにより前記永久磁石回転子同期電動機の軸を固定して前記永久磁石回転子同期電動機の電機子インダクタンスから前記磁極位置を推定し、その磁極位置に基づいて前記乗りかごを静止制御した後に前記電磁ブレーキを解除し、前記進行方向センサにより前記永久磁石回転子同期電動機の回転方向が回転指令方向と同一方向であると検知されたときは推定した磁極位置に基づいて救出運転を行い、前記永久磁石回転子同期電動機の回転方向が回転指令方向と反対方向であると検知されたときは前記電磁ブレーキを作動させてエレベータを停止させるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明に係わるエレベータの制御装置は、乗りかごの巻上機を駆動する永久磁石回転子同期電動機の磁極位置を検出する回転センサと、前記永久磁石回転子同期電動機の相電流を検出する相電流センサと、前記乗りかごの位置を検出するかご位置センサと、前記磁極位置と前記相電流および乗りかご位置に基づいて前記乗りかごの昇降運転のための前記永久磁石回転子同期電動機への電圧指令を演算するとともに電磁ブレーキにオンオフ指令を出力する演算処理装置と、前記演算処理装置からの電圧指令に基づいて前記永久磁石回転子同期電動機を駆動する電動機駆動制御装置とを備えたエレベータの制御装置において、エレベータの乗りかごの荷重を検出するかご荷重センサを有し、前記演算処理装置は、前記回転センサからの磁極位置の検出が不能となったときは、前記電磁ブレーキにより前記永久磁石回転子同期電動機の軸を固定して前記永久磁石回転子同期電動機の電機子インダクタンスから前記磁極位置を推定し、前記かご荷重センサで検出されたかご荷重が所定値より小さいときは上昇方向の運転とし、かご荷重が所定値より大きいときは下降方向の運転とし、この上昇方向の運転または下降方向の運転の判定後に、前記電磁ブレーキを解除して推定された磁極位置に基づいて救出運転を行ようにしたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わるエレベータの制御装置の構成図である。エレベータの乗りかご５とカウンターウエート６とは、主ロープ１０で接続されメインシーブ４につるべ式に吊られており、メインシーブ４は永久磁石回転子同期電動機３からの動力で駆動される。これにより、乗りかご５を昇降し、乗りかご５を所定のフロア１２に停止させて乗客が乗り降りできるようにする。
【００２３】
永久磁石回転子同期電動機３は、演算処理装置１からの電圧指令に基づいて電動機駆動装置２で駆動される。すなわち、演算処理装置１には、かご位置センサ１３からのかご位置信号、回転センサ７からの磁極位置、永久磁石回転子同期電動機の相電流センサ８からの相電流が入力され、これらのデータをメモり１１に保存すると共に、乗りかご５を所定のフロア１２に昇降制御するための電圧指令を電動機駆動装置２に出力する。また、演算処理装置１は、緊急事態には電磁ブレーキ９に指令を出してエレベータに制動をかけられるようになっている。
【００２４】
すなわち、演算処理装置１は、乗りかご５の昇降のための電圧指令値を電動機駆動装置２に与える。電動機駆動装置２はその電圧指令値に基づいて永久磁石回転子同期電動機３を駆動する。永久磁石回転子同期電動機３の回転軸はメインシーブ４に接続されており、永久磁石回転子同期電動機３により駆動される。永久磁石回転子同期電動機３のＵ相には電流センサ８ｕが取り付けられ、その電流センサ８ｕで検出されたＵ相電流ｉｕは演算処理装置１に入力され、同様に、永久磁石回転子同期電動機３のＷ相には電流センサ８ｗが取り付けられ、その電流センサ８ｗで検出されたＷ相電流ｉｗは演算処理装置１に入力される。
【００２５】
そして、メインシーブ４は電磁ブレーキ９により制動をかけられるようになっており、演算処理装置１により電磁ブレーキ９に指令が出力され、ブレーキのオンオフが行われる。
【００２６】
ここで、本発明においては、演算処理装置１により、かご位置センサ１３からのかご位置信号、回転センサ７からの磁極位置、永久磁石回転子同期電動機の相電流センサ８からの相電流に基づいて乗りかご５の昇降制御中に、回転センサ７が故障した場合には、演算処理装置は磁極位置推定のための電圧指令値Ｖθ１＊を電動機駆動装置２に出力し、永久磁石回転子同期電動機４の電機子インダクタンスＬを同定して磁極位置を推定する。
【００２７】
図２に、永久磁石回転子同期電動機３のシステムモデル図を示す。図２中のＲは永久磁石回転子同期電動機３の巻線抵抗分を表し、Ｌは永久磁石回転子同期電動機３の電機子インダクタンスを表し、Ｖθ１＊は磁極位置推定のための電圧指令、ｉθ１は磁極位置推定のための電圧指令Ｖθ１＊に対する永久磁石回転子同期電動機３の電機子電流である。図３は永久磁石回転子同期電動機３の電機子インダクタンスＬを測定するために流す電流指令ｉ＊の一例である。横軸は時間ｔであり、縦軸は電機子を流れる電流ベクトルの大きさを表している。
【００２８】
次に動作について説明する。図４は、回転センサ７が故障した場合の救出運転手順を示している。エレベータが回転センサ７の故障により停止したとすると、Ｓ１０１にて電機子電流の測定を行う。すなわち、Ｕ相電流ｉｕθ１およびＷ相電流ｉｗθ１を検出する。この場合、メインシーブ４は電磁ブレーキ９により固定され永久磁石回転子同期電動機３の軸は固定される。磁極位置は電機子電流ベクトルをある方向に固定して電動機の電機子電流値を測定する。
【００２９】
図５に示すように、演算処理装置１はある方向θ１に図３のようなステップ状の電流指令値ｉ＊を流すように電動機駆動装置２へ電圧指令値Ｖθ１＊（Ｖｕθ１＊、Ｖｖθ１＊、Ｖｗθ１＊）を与える。電動機駆動装置２は永久磁石回転子同期電動機３に対して電流を通電して、Ｕ相電流センサ８ｕおよびＷ相電流センサ８ｗにより、それぞれの相電流ｉｕθ１およびｉｗθ１を△ｔの時間間隔で検出して、各時刻における電圧指令値Ｖθ１＊（Ｖｕθ１＊、Ｖｖθ１＊、Ｖｗθ１＊）とそれに対する相電流ｉθ１（ｉｕθ１、ｉｖθ１、ｉｗθ１）をメモリ１１に記録する。
【００３０】
次にＳ１０２へ進み、電機子電流と電圧値から電機子インダクタンスＬを同定し、磁極の電機子電流ベクトルに対する相対角度を推定する。記録した時系列データから、例えば、最小二乗法により電機子インダクタンスＬθ１を同定する。そして、Ｓ１０３へ進み、同定した電機子インダクタンスＬθ１より永久磁石回転子同期電動機３の磁極位置は、図６に示すようにγ＝γ１あるいはγ１’のいずれかであると推定される。ここで、γは図５に示すように不明の磁極の軸に対する電流ベクトルの相対角度を表す。
【００３１】
次にＳ１０４へ進み、電流ベクトルの方向を変えて電機子電流を測定する。すなわち、演算処理装置１は、ある方向θ１に△θをプラスした方向θ１＋Δθに対して、図３のようなステップ状の電流指令ｉ＊を流すように電動機駆動装置２へ電圧指令値Ｖθ１＋△θ＊（Ｖｕθ１＋△θ＊、Ｖｖθ１＋△θ＊、Ｖｗθ１＋△θ＊）を与える。電動機駆動装置２は永久磁石回転子同期電動機３に対して電流を通電して、Ｕ相電流センサ８ｕおよびＷ相電流センサ８ｗにより、それぞれの相電流ｉｕθ１＋△θおよびｉＷθ１＋△θを△ｔの時間間隔で検出して、各時刻における電圧指令値Ｖθ１＋△θ＊（Ｖｕθ１＋△θ＊、Ｖｖθ１＋△θ＊、Ｖｗθ１＋△θ＊）とそれに対する相電流ｉθ１＋△θ（ｉｕθ１＋△θ、ｉｖθ１＋△θ、ｉｗθ１＋△θ）をメモリ１１に記録する。
【００３２】
次に、Ｓ１０５へ進み電機子インダクタンスを同定する。記録した時系列データから、例えば、最小二乗法により電機子インダクタンスＬθ１＋△θを同定できる。次にＳ１０６に進み同定した電機子インダクタンスの値を比較する。比較の結果、Ｌθ１＞Ｌθ１＋△θであればＳ１０７ａに進み磁極位置γ＝γ１と推定する。一方、Ｌθ１＜Ｌθ１＋△θであればＳ１０７ｂに進みγ＝γ１’と推定される。
【００３３】
次にＳ１０８に進み救出運転に入る。推定した磁極位置γを用いて電機子電流ベクトルを磁極位置から９０°進めて回転させるように制御する。演算処理装置１は電磁ブレーキ９を解除してエレベータを起動する。演算処理装置１は、オープンループ制御で永久磁石回転子同期電動機３を乗りかご５が下降するように回転させる。次にＳ１０９に進み着床したかを判断をする。かご位置センサ１３により乗りかご５の位置を検出して、着床していなければＳ１０８へ戻り運転を継続する。乗りかご５がフロア１２に到着すると、Ｓ１１０へ進みエレベータを停止させる。永久磁石回転子同期電動機３を停止させ、電磁ブレーキ９を作動させてメインレシーブ４を固定する。乗りかご５はドアを開いて乗客を降ろし救出運転を終了する。
【００３４】
以上説明したように、第１の実施の形態では永久磁石回転子同期電動機３の電機子インダクタンスＬの変化から磁極位置を推定するので、回転センサ７が故障した場合であっても永久磁石回転子同期電動機３のベクトル制御を可能とし、救出運転を行うことができる。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図７は本発明の第２の実施の形態に係わるエレベータの制御装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、乗りかご５の移動速度を検出するかご速度センサ１４を設け、演算処理装置１は、かご速度センサ１４で検出された乗りかご５の移動速度が所定値より小さいときは救出運転を行い、所定値より大きいときはエレベータを停止させるようにしたものである。
【００３６】
すなわち、演算処理装置１は、推定した磁極位置を基にエレベータの救出運転をする際に、乗りかご５のかご速度センサ１４からの速度信号が所定の最大速度基準値より大きい速度である場合にはエレベータを停止させる。これにより、トルク制御がうまくいかなかった場合の乗りかご５の吊り落としを防止する。
【００３７】
図７において、エレベータの乗りかご５とカウンターウエート６とは、主ロープ１０で接続されメインシーブ４につるべ式に吊られており、メインシーブ４は永久磁石回転子同期電動機３からの動力で駆動される。これにより、乗りかご５を昇降し、乗りかご５を所定のフロア１２に停止させて乗客が乗り降りできるようにする。
【００３８】
永久磁石回転子同期電動機３は、演算処理装置１からの電圧指令に基づいて電動機駆動装置２で駆動される。すなわち、演算処理装置１には、かご位置センサ１３からのかご位置信号、かご速度センサ１４からのかご速度信号、回転センサ７からの磁極位置、永久磁石回転子同期電動機の相電流センサ８からの相電流が入力され、これらのデータをメモり１１に保存すると共に、乗りかご５を所定のフロア１２に昇降制御するための電圧指令を電動機駆動装置２に出力する。また、演算処理装置１は、緊急事態には電磁ブレーキ９に指令を出してエレベータに制動をかけられるようになっている。
【００３９】
すなわち、演算処理装置１は、乗りかご５の昇降のための電圧指令値を電動機駆動装置２に与える。電動機駆動装置２はその電圧指令値に基づいて永久磁石回転子同期電動機３を駆動する。永久磁石回転子同期電動機３の回転軸はメインシーブ４に接続されており、永久磁石回転子同期電動機３により駆動される。
【００４０】
永久磁石回転子同期電動機３のＵ相には電流センサ８ｕが取り付けられ、その電流センサ８ｕで検出されたＵ相電流ｉｕは演算処理装置１に入力され、同様に、永久磁石回転子同期電動機３のＷ相には電流センサ８ｗが取り付けられ、その電流センサ８ｗで検出されたＷ相電流ｉｗは演算処理装置１に入力される。さらに、かご速度センサ１４は、かご位置センサ１３の出力を微分して乗りかご５のかご速度Ｖｃを検出し演算処理装置１に入力している。
【００４１】
そして、メインシーブ４は電磁ブレーキ９により制動をかけられるようになっており、演算処理装置１により電磁ブレーキ９に指令が出力され、ブレーキのオンオフが行われる。
【００４２】
ここで、本発明においては、演算処理装置１により、かご位置センサ１３からのかご位置信号、回転センサ７からの磁極位置、永久磁石回転子同期電動機の相電流センサ８からの相電流に基づいて乗りかご５の昇降制御中に、回転センサ７が故障した場合には、演算処理装置は磁極位置推定のための電圧指令値Ｖθ１＊を電動機駆動装置２に出力し、永久磁石回転子同期電動機４の電機子インダクタンスＬを同定して磁極位置を推定する。そして、その磁極位置に基づいて救出運転を行うが、その際に乗りかご５の速度が所定の最大速度基準値より小さい場合には着床制御を行い、乗りかご５の速度が所定の最大速度基準値より大きい速度である場合にはエレベータを停止させる。これにより、推定した磁極位置の誤差により、トルク制御がうまくいかなかった場合の乗りかご５の吊り落としを防止する。
【００４３】
次に、動作について説明する。図８は第２の実施の形態における回転センサ故障時の救出運転の手順を示すフローチャートである。エレベータが回転センサ７の故障により停止したとすると、Ｓ１０１にて電機子電流の測定を行う。すなわち、Ｕ相電流ｉｕθ１およびＷ相電流ｉｗθ１を検出する。この場合、メインシーブ４は電磁ブレーキ９により固定され永久磁石回転子同期電動機３の軸は固定される。磁極位置は電機子電流ベクトルをある方向に固定して電動機の電機子電流値を測定する。
【００４４】
図５に示すように、演算処理装置１はある方向θ１に図３のようなステップ状の電流指令値ｉ＊を流すように電動機駆動装置２へ電圧指令値Ｖθ１＊（Ｖｕθ１＊、Ｖｖθ１＊、Ｖｗθ１＊）を与える。電動機駆動装置２は永久磁石回転子同期電動機３に対して電流を通電して、Ｕ相電流センサ８ｕおよびＷ相電流センサ８ｗにより、それぞれの相電流ｉｕθ１およびｉｗθ１を△ｔの時間間隔で検出して、各時刻における電圧指令値Ｖθ１＊（Ｖｕθ１＊、Ｖｖθ１＊、Ｖｗθ１＊）とそれに対する相電流ｉθ１（ｉｕθ１、ｉｖθ１、ｉｗθ１）をメモリ１１に記録する。
【００４５】
次にＳ１０２へ進み、電機子電流と電圧値から電機子インダクタンスＬを同定し、磁極の電機子電流ベクトルに対する相対角度を推定する。記録した時系列データから、例えば、最小二乗法により電機子インダクタンスＬθ１を同定する。そして、Ｓ１０３へ進み、同定した電機子インダクタンスＬθ１より永久磁石回転子同期電動機３の磁極位置は、図６に示すようにγ＝γ１あるいはγ１’のいずれかであると推定される。ここで、γは図５に示すように不明の磁極の軸に対する電流ベクトルの相対角度を表す。
【００４６】
次にＳ１０４へ進み、電流ベクトルの方向を変えて電機子電流を測定する。すなわち、演算処理装置１は、ある方向θ１に△θをプラスした方向θ１＋Δθに対して、図３のようなステップ状の電流指令ｉ＊を流すように電動機駆動装置２へ電圧指令値Ｖθ１＋△θ＊（Ｖｕθ１＋△θ＊、Ｖｖθ１＋△θ＊、Ｖｗθ１＋△θ＊）を与える。電動機駆動装置２は永久磁石回転子同期電動機３に対して電流を通電して、Ｕ相電流センサ８ｕおよびＷ相電流センサ８ｗにより、それぞれの相電流ｉｕθ１＋△θおよびｉＷθ１＋△θを△ｔの時間間隔で検出して、各時刻における電圧指令値Ｖθ１＋△θ＊（Ｖｕθ１＋△θ＊、Ｖｖθ１＋△θ＊、Ｖｗθ１＋△θ＊）とそれに対する相電流ｉθ１＋△θ（ｉｕθ１＋△θ、ｉｖθ１＋△θ、ｉｗθ１＋△θ）をメモリ１１に記録する。
【００４７】
次に、Ｓ１０５へ進み電機子インダクタンスを同定する。記録した時系列データから、例えば、最小二乗法により電機子インダクタンスＬθ１＋△θを同定できる。次にＳ１０６に進み同定した電機子インダクタンスの値を比較する。比較の結果、Ｌθ１＞Ｌθ１＋△θであればＳ１０７ａに進み磁極位置γ＝γ１と推定する。一方、Ｌθ１＜Ｌθ１＋△θであればＳ１０７ｂに進みγ＝γ１’と推定される。
【００４８】
次に、Ｓ１０８に進み救出運転に入る。この救出運転では、推定した磁極位置γを用いて電機子電流ベクトルを磁極位置から９０°進めて回転するように制御する。演算処理装置１は電磁ブレーキ９を解除してエレベータを起動する。演算処理装置１はオープンループ制御で永久磁石回転子同期電動機３を乗りかご５が下降するように回転させる。
【００４９】
次にＳ１１１に進み、かご速度センサ１４によりかご速度Ｖｃを検出し、Ｓ１１２にて、かご速度Ｖｃと最大かご速度基準値ＶＬＭとを比較してかご速度Ｖｃが最大かご速度基準ＶＬＭより小さい場合にはＳ１０９へ進む。例えば、推定した磁極位置に誤差があり、必要なトルクが出せずにかごを吊り落とす等かご速度Ｖｃが最大かご速度基準ＶＬＭより大きい場合にはＳ１１０へ進み、演算処理装置１は電磁ブレーキ９を作動させ制動をかけて乗りかご５を停止させる。
【００５０】
正常時は、Ｓ１０９において乗りかご５が着床したかの判断をする。かご位置センサ１３により乗りかご５の位置を検出して、着床していなければＳ１０８へ戻り運転を継続する。乗りかご５がフロア１２に到着するとＳ１１０へ進みエレベータを停止させる。永久磁石回転子同期電動機３を停止させ、電磁ブレーキ９を作動させてメインシーブ４を固定する。乗りかご５はドアを開いて乗客を降ろし救出運転を終了する。
【００５１】
以上説明したように、第２の実施の形態では、永久磁石回転子同期電動機３の磁極位置推定に誤差を生じ十分なトルクが出せなかった場合であっても、かごの異常速度を検出してブレーキをかけるので、乗りかご５の吊り落としを防止することができる。
【００５２】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図９は本発明の第３の実施の形態に係わるエレベータの制御装置の構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、乗りかご５の進行方向を検出する進行方向センサ１５を設け、演算処理装置１は、永久磁石回転子同期電動機３の回転方向が回転指令方向と反対方向に回転したことを検知したときはエレベータを停止させるようにしたものである。
【００５３】
すなわち、推定した磁極位置を基にエレベータの救出運転をする際に、乗りかご５の進行方向センサ１５からのからの信号より、乗りかご５の進行方向を検出して、推定した磁極位置の誤差から永久磁石回転子同期電動機３が起動時に演算処理装置１の回転指令方向に対して反対方向に回転したときは、エレベータを停止させる。
【００５４】
図９において、エレベータの乗りかご５とカウンターウエート６とは、主ロープ１０で接続されメインシーブ４につるべ式に吊られており、メインシーブ４は永久磁石回転子同期電動機３からの動力で駆動される。これにより、乗りかご５を昇降し、乗りかご５を所定のフロア１２に停止させて乗客が乗り降りできるようにする。
【００５５】
永久磁石回転子同期電動機３は、演算処理装置１からの電圧指令に基づいて電動機駆動装置２で駆動される。すなわち、演算処理装置１には、かご位置センサ１３からのかご位置信号、進行方向センサ１５からの乗りかご５の信号方向信号、回転センサ７からの磁極位置、永久磁石回転子同期電動機の相電流センサ８からの相電流が入力され、これらのデータをメモり１１に保存すると共に、乗りかご５を所定のフロア１２に昇降制御するための電圧指令を電動機駆動装置２に出力する。また、演算処理装置１は、緊急事態には電磁ブレーキ９に指令を出してエレベータに制動をかけられるようになっている。
【００５６】
すなわち、演算処理装置１は、乗りかご５の昇降のための電圧指令値を電動機駆動装置２に与える。電動機駆動装置２はその電圧指令値に基づいて永久磁石回転子同期電動機３を駆動する。永久磁石回転子同期電動機３の回転軸はメインシーブ４に接続されており、永久磁石回転子同期電動機３により駆動される。
【００５７】
永久磁石回転子同期電動機３のＵ相には電流センサ８ｕが取り付けられ、その電流センサ８ｕで検出されたＵ相電流ｉｕは演算処理装置１に入力され、同様に、永久磁石回転子同期電動機３のＷ相には電流センサ８ｗが取り付けられ、その電流センサ８ｗで検出されたＷ相電流ｉｗは演算処理装置１に入力される。さらに、進行方向センサ１５は、かご位置センサ１３の出力の極性を判定して乗りかご５の進行方向を検出し演算処理装置１に入力している。
【００５８】
そして、メインシーブ４は電磁ブレーキ９により制動をかけられるようになっており、演算処理装置１により電磁ブレーキ９に指令が出力され、ブレーキのオンオフが行われる。
【００５９】
ここで、本発明においては、演算処理装置１により、かご位置センサ１３からのかご位置信号、回転センサ７からの磁極位置、永久磁石回転子同期電動機の相電流センサ８からの相電流に基づいて乗りかご５の昇降制御中に、回転センサ７が故障した場合には、演算処理装置は磁極位置推定のための電圧指令値Ｖθ１＊を電動機駆動装置２に出力し、永久磁石回転子同期電動機４の電機子インダクタンスＬを同定して磁極位置を推定する。
【００６０】
そして、その磁極位置に基づいて救出運転を行うが、その際に乗りかご５の進行方向が回転指令方向と同じ正転方向であるときは、救出運転を行って着床制御を行う。一方、乗りかご５の進行方向が回転指令方向と異なる逆転方向であるときは、エレベータを停止させる。
【００６１】
次に、動作について説明する。図１０は第３の実施の形態における回転センサ故障時の救出運転の手順を示すフローチャートである。エレベータが回転センサ７の故障により停止したとすると、Ｓ１０１にて電機子電流の測定を行う。すなわち、Ｕ相電流ｉｕθ１およびＷ相電流ｉｗθ１を検出する。この場合、メインシーブ４は電磁ブレーキ９により固定され永久磁石回転子同期電動機３の軸は固定される。磁極位置は電機子電流ベクトルをある方向に固定して永久磁石回転子同期電動機３の電機子電流値を測定する。
【００６２】
図５に示すように、演算処理装置１はある方向θ１に図３のようなステップ状の電流指令値ｉ＊を流すように電動機駆動装置２へ電圧指令値Ｖθ１＊（Ｖｕθ１＊、Ｖｖθ１＊、Ｖｗθ１＊）を与える。電動機駆動装置２は永久磁石回転子同期電動機３に対して電流を通電して、Ｕ相電流センサ８ｕおよびＷ相電流センサ８ｗにより、それぞれの相電流ｉｕθ１およびｉｗθ１を△ｔの時間間隔で検出して、各時刻における電圧指令値Ｖθ１＊（Ｖｕθ１＊、Ｖｖθ１＊、Ｖｗθ１＊）とそれに対する相電流ｉθ１（ｉｕθ１、ｉｖθ１、ｉｗθ１）をメモリ１１に記録する。
【００６３】
次にＳ１０２へ進み、電機子電流と電圧値から電機子インダクタンスＬを同定し、磁極の電機子電流ベクトルに対する相対角度を推定する。記録した時系列データから、例えば、最小二乗法により電機子インダクタンスＬθ１を同定する。そして、Ｓ１０３へ進み、同定した電機子インダクタンスＬθ１より永久磁石回転子同期電動機３の磁極位置は、図６に示すようにγ＝γ１あるいはγ１’のいずれかであると推定される。ここで、γは図５に示すように不明の磁極の軸に対する電流ベクトルの相対角度を表す。
【００６４】
次にＳ１０４へ進み、電流ベクトルの方向を変えて電機子電流を測定する。すなわち、演算処理装置１は、ある方向θ１に△θをプラスした方向θ１＋Δθに対して、図３のようなステップ状の電流指令ｉ＊を流すように電動機駆動装置２へ電圧指令値Ｖθ１＋△θ＊（Ｖｕθ１＋△θ＊、Ｖｖθ１＋△θ＊、Ｖｗθ１＋△θ＊）を与える。電動機駆動装置２は永久磁石回転子同期電動機３に対して電流を通電して、Ｕ相電流センサ８ｕおよびＷ相電流センサ８ｗにより、それぞれの相電流ｉｕθ１＋△θおよびｉＷθ１＋△θを△ｔの時間間隔で検出して、各時刻における電圧指令値Ｖθ１＋△θ＊（Ｖｕθ１＋△θ＊、Ｖｖθ１＋△θ＊、Ｖｗθ１＋△θ＊）とそれに対する相電流ｉθ１＋△θ（ｉｕθ１＋△θ、ｉｖθ１＋△θ、ｉｗθ１＋△θ）をメモリ１１に記録する。
【００６５】
次に、Ｓ１０５へ進み電機子インダクタンスを同定する。記録した時系列データから、例えば、最小二乗法により電機子インダクタンスＬθ１＋△θを同定できる。次にＳ１０６に進み同定した電機子インダクタンスの値を比較する。比較の結果、Ｌθ１＞Ｌθ１＋△θであればＳ１０７ａに進み磁極位置γ＝γ１と推定する。一方、Ｌθ１＜Ｌθ１＋△θであればＳ１０７ｂに進みγ＝γ１’と推定される。
【００６６】
次に、磁極位置γが推定されるとＳ１１３へ進み、推定した磁極位置γを用いて電機子電流ベクトルを磁極位置γから９０°進めて回転させるように制御し、永久磁石回転子同期電動機３の回転子を静止させる静止制御を行う。そして、Ｓ１１４に進み電磁ブレーキ９を解除する。電磁ブレーキ９を解除するのは、電磁ブレーキ９を解除した場合に永久磁石回転子同期電動機３が正転または逆転のいずれの方向に回転するかを判定するためである。例えば、推定した磁極位置γに誤差があった場合には、その磁極位置γを使用して制御した場合には永久磁石回転子同期電動機３は逆転することが考えられるからである。
【００６７】
すなわち、Ｓ１１５にて、進行方向センサ１５からの乗りかご５の進行方向を検出し、Ｓ１１６にて、かごの進行方向が演算処理装置１の出した回転指令方向と同じ正転方向であるか否かを判定する。そして、回転指令方向に対し逆転（反対）方向であればＳ１１０に進み、演算処理装置１は電磁ブレーキ９を動作させて乗りかご５を停止させる。
【００６８】
一方、Ｓ１１６の判定において、正転（同一）方向であればＳ１０８に進み救出運転に入る。演算処理装置１はオープンループ制御で永久磁石回転子同期電動機３を乗りかご５が下降するように回転させる。次にＳ１０９へ進み乗りかご５が着床したかの判断をする。かご位置センサ１３により乗りかご５の位置を検出して、着床していなければＳ１０８へ戻り運転を継続する。乗りかご５がフロア１２に到着すると、Ｓ１１０へ進みエレベータを停止させる。永久磁石回転子同期電動機３を停止させ、電磁ブレーキ９を作動させてメインシーブ４を固定する。乗りかご５はドアを開いて乗客を降ろし、救出運転を終了する。
【００６９】
以上説明したように、第３の実施の形態では、永久磁石回転子同期電動機３の磁極位置推定に誤差を生じ永久磁石回転子同期電動機３が逆転を始めたときに、かごの進行方向を検出して電磁ブレーキ９をかけることにより逆転を防止することができる。
【００７０】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図１１は本発明の第４の実施の形態に係わるエレベータの制御装置の構成図である。この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、エレベータの乗りかご５の荷重を検出するかご荷重センサ１６を設け、演算処理装置１は、かご荷重が所定値より小さいときは上昇方向の運転とし、かご荷重が所定値より大きいときは下降方向の運転とするようにしたものである。
【００７１】
すなわち、エレベータの乗りかご５の荷重を検出するかご荷重センサ１６からの信号に基づいて、救出運転の際には永久磁石回転子同期電動機３に必要なトルクが小さくてすむ方向に進行方向を決定しエレベータの救出運転を行う。
【００７２】
図１１において、エレベータの乗りかご５とカウンターウエート６とは、主ロープ１０で接続されメインシーブ４につるべ式に吊られており、メインシーブ４は永久磁石回転子同期電動機３からの動力で駆動される。これにより、乗りかご５を昇降し、乗りかご５を所定のフロア１２に停止させて乗客が乗り降りできるようにする。
【００７３】
永久磁石回転子同期電動機３は、演算処理装置１からの電圧指令に基づいて電動機駆動装置２で駆動される。すなわち、演算処理装置１には、かご位置センサ１３からのかご位置信号、かご荷重センサ１６からの乗りかご５のかご荷重信号、回転センサ７からの磁極位置、永久磁石回転子同期電動機の相電流センサ８からの相電流が入力され、これらのデータをメモり１１に保存すると共に、乗りかご５を所定のフロア１２に昇降制御するための電圧指令を電動機駆動装置２に出力する。また、演算処理装置１は、緊急事態には電磁ブレーキ９に指令を出してエレベータに制動をかけられるようになっている。
【００７４】
すなわち、演算処理装置１は、乗りかご５の昇降のための電圧指令値を電動機駆動装置２に与える。電動機駆動装置２はその電圧指令値に基づいて永久磁石回転子同期電動機３を駆動する。永久磁石回転子同期電動機３の回転軸はメインシーブ４に接続されており、永久磁石回転子同期電動機３により駆動される。
【００７５】
永久磁石回転子同期電動機３のＵ相には電流センサ８ｕが取り付けられ、その電流センサ８ｕで検出されたＵ相電流ｉｕは演算処理装置１に入力され、同様に、永久磁石回転子同期電動機３のＷ相には電流センサ８ｗが取り付けられ、その電流センサ８ｗで検出されたＷ相電流ｉｗは演算処理装置１に入力される。さらに、かご荷重センサ１６は、乗りかご５の荷重を検出し演算処理装置１に入力している。
【００７６】
そして、メインシーブ４は電磁ブレーキ９により制動をかけられるようになっており、演算処理装置１により電磁ブレーキ９に指令が出力され、ブレーキのオンオフが行われる。
【００７７】
ここで、本発明においては、演算処理装置１により、かご位置センサ１３からのかご位置信号、回転センサ７からの磁極位置、永久磁石回転子同期電動機の相電流センサ８からの相電流に基づいて乗りかご５の昇降制御中に、回転センサ７が故障した場合には、演算処理装置は磁極位置推定のための電圧指令値Ｖθ１＊を電動機駆動装置２に出力し、永久磁石回転子同期電動機４の電機子インダクタンスＬを同定して磁極位置を推定する。
【００７８】
そして、その磁極位置に基づいて救出運転を行うが、その際に乗りかご５の荷重が所定値より小さいときは上昇方向の運転とし、かご荷重が所定値より大きいときは下降方向の運転とする。これにより、救出運転の際には永久磁石回転子同期電動機３に必要なトルクが小さくてすむ方向に進行方向を決定しエレベータの救出運転を行う。
【００７９】
次に、動作について説明する。図１２は第４の実施の形態における回転センサ故障時の救出運転の手順を示すフローチャートである。エレベータが回転センサ７の故障により停止したとすると、Ｓ１０１にて電機子電流の測定を行う。すなわち、Ｕ相電流ｉｕθ１およびＷ相電流ｉｗθ１を検出する。この場合、メインシーブ４は電磁ブレーキ９により固定され永久磁石回転子同期電動機３の軸は固定される。磁極位置は電機子電流ベクトルをある方向に固定して永久磁石回転子同期電動機３の電機子電流値を測定する。
【００８０】
図５に示すように、演算処理装置１はある方向θ１に図３のようなステップ状の電流指令値ｉ＊を流すように電動機駆動装置２へ電圧指令値Ｖθ１＊（Ｖｕθ１＊、Ｖｖθ１＊、Ｖｗθ１＊）を与える。電動機駆動装置２は永久磁石回転子同期電動機３に対して電流を通電して、Ｕ相電流センサ８ｕおよびＷ相電流センサ８ｗにより、それぞれの相電流ｉｕθ１およびｉｗθ１を△ｔの時間間隔で検出して、各時刻における電圧指令値Ｖθ１＊（Ｖｕθ１＊、Ｖｖθ１＊、Ｖｗθ１＊）とそれに対する相電流ｉθ１（ｉｕθ１、ｉｖθ１、ｉｗθ１）をメモリ１１に記録する。
【００８１】
次にＳ１０２へ進み、電機子電流と電圧値から電機子インダクタンスＬを同定し、磁極の電機子電流ベクトルに対する相対角度を推定する。記録した時系列データから、例えば、最小二乗法により電機子インダクタンスＬθ１を同定する。そして、Ｓ１０３へ進み、同定した電機子インダクタンスＬθ１より永久磁石回転子同期電動機３の磁極位置は、図６に示すようにγ＝γ１あるいはγ１’のいずれかであると推定される。ここで、γは図５に示すように不明の磁極の軸に対する電流ベクトルの相対角度を表す。
【００８２】
次にＳ１０４へ進み、電流ベクトルの方向を変えて電機子電流を測定する。すなわち、演算処理装置１は、ある方向θ１に△θをプラスした方向θ１＋Δθに対して、図３のようなステップ状の電流指令ｉ＊を流すように電動機駆動装置２へ電圧指令値Ｖθ１＋△θ＊（Ｖｕθ１＋△θ＊、Ｖｖθ１＋△θ＊、Ｖｗθ１＋△θ＊）を与える。電動機駆動装置２は永久磁石回転子同期電動機３に対して電流を通電して、Ｕ相電流センサ８ｕおよびＷ相電流センサ８ｗにより、それぞれの相電流ｉｕθ１＋△θおよびｉＷθ１＋△θを△ｔの時間間隔で検出して、各時刻における電圧指令値Ｖθ１＋△θ＊（Ｖｕθ１＋△θ＊、Ｖｖθ１＋△θ＊、Ｖｗθ１＋△θ＊）とそれに対する相電流ｉθ１＋△θ（ｉｕθ１＋△θ、ｉｖθ１＋△θ、ｉｗθ１＋△θ）をメモリ１１に記録する。
【００８３】
次に、Ｓ１０５へ進み電機子インダクタンスを同定する。記録した時系列データから、例えば、最小二乗法により電機子インダクタンスＬθ１＋△θを同定できる。次にＳ１０６に進み同定した電機子インダクタンスの値を比較する。比較の結果、Ｌθ１＞Ｌθ１＋△θであればＳ１０７ａに進み磁極位置γ＝γ１と推定する。一方、Ｌθ１＜Ｌθ１＋△θであればＳ１０７ｂに進みγ＝γ１’と推定される。
【００８４】
磁極位置が推定されるとＳ１１７へ進み、乗りかご５のかご荷重Ｗｃをかご荷重センサ１６より検出し、Ｓ１１８にて、かご荷重センサ１６からの検出値Ｗｃとエレベータを上昇させるか下降させるかの基準値ＷＢＬとを比較する。ここで、基準値ＷＢＬは、例えばバランス荷重とする。かご荷重Ｗｃが基準値ＷＢＬより小さい場合にはＳ１１９ａに進み、進行方向を上昇とする。一方、かご荷重Ｗｃが基準値ＷＢＬより大きい場合には、Ｓ１１９ｂに進み進行方向を下降とする。
【００８５】
そして、Ｓ１０８に進み救出運転に入る。救出運転では、推定した磁極位置γを用いて電機子電流ベクトルを磁極位置から９０°進めて回転させるように制御する。演算処理装置１は電磁ブレーキ９を解除してエレベータを起動する。演算処理装置１は、オープンループ制御で永久磁石回転子同期電動機３を乗りかご５が下降するように回転させる。その後に、Ｓ１０９に進み着床したかの判断をする。かご位置センサ１３により乗りかご５の位置を検出して、着床していなければＳ１０８へ戻り運転を継続する。乗りかご５がフロア１２に到着するとＳ１１０へ進みエレベータを停止させる。これにて、永久磁石回転子同期電動機３を停止させ、電磁ブレーキ９を作動させてメインシーブ４を固定する。乗りかご５はドアを開いて乗客を降ろし救出運転を終了する。
【００８６】
以上説明したように、第４の実施の形態では、永久磁石回転子同期電動機３の磁極位置を正確に推定できなくても、かご内荷重を検出して永久磁石回転子同期電動機３に必要なトルクが小さくて良い方向に救出運転を行うので、乗りかご５の吊り落しを防止することができる。
【００８７】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。図１３は本発明の第５の実施の形態に係わるエレベータの制御装置の構成図である。この第５の実施の形態は、永久磁石回転子同期電動機３の電機子電流の立ち上がりを検出する電流変化センサ１７を設け、演算処理装置１は、永久磁石回転子同期電動機３の電機子インダクタンスＬを電機子に流れる電流の立ち上がり早さから同定するようにしたものである。
【００８８】
すなわち、永久磁石回転子同期電動機３の電機子電流の立ち上がり度を検出して、その立ち上がり度から永久磁石回転子同期電動機３の電機子インダクタンスＬを同定し、得られた電機子インダクタンスより磁極位置を推定する。そして、推定して得られた磁極位置を基にベクトル制御を行いエレベータの救出運転を行う。
【００８９】
図１３において、演算処理装置１は電動機駆動装置２に接続され、電圧指令値を電動機駆動装置２に与える。電動機駆動装置２は永久磁石回転子同期電動機３に接続され永久磁石回転子同期電動機３を駆動する。永久磁石回転子同期電動機３の回転軸はメインシーブ４に接続されメインシーブ４を駆動する。また、演算処理装置１は電磁ブレーキ９に接続され、電磁ブレーキ９のオンオフができるようになっている。これにより、メインシーブ４は電磁ブレーキ９により制動をかけられる。
【００９０】
永久磁石回転子同期電動機３のＵ相には電流センサ８ｕが取り付けられ、電流センサ８ｕで検出されたＵ相電流は演算処理装置１に入力される。また、永久磁石回転子同期電動機３のＷ相には電流センサ８ｗが取り付けられ、電流センサ８ｗで検出されたＷ相電流ｉｗは演算処理装置１に入力される。さらに、Ｕ相電流の電流変化率を検出するＵ相電流変化センサ１７ｕが設けられると共に、Ｗ相電流の電流変化率を検出するＷ相電流変化センサ１７ｗが設けられ、それらの検出信号は演算処理装置１に入力される。さらに、永久磁石回転子同期電動機３には回転センサ７が取り付けられており、永久磁石回転子同期電動機３の磁極位置は演算処理装置１に入力される。そして、演算処理装置１にはメモリ１１が接続されており、これらのデータの読み込み書込ができるようになっている。
【００９１】
一方、エレベータの乗りかご５とカウンターウエート６とは主ロープ１０で接続され、メインシーブ４につるべ式に吊られている。乗りかご５はかご位置センサ１３に接続され、かご位置センサ１３の出力は演算処理装置１に入力され、乗りかご５の位置を検出できるようになっている。フロア１２はエレベータが停止して乗客が乗り降りできるようになっている。
【００９２】
次に動作について説明する。図１４は、本発明の第５の実施の形態における回転センサ故障時の救出運転の手順を示すフローチャートである。
エレベータが回転センサ７の故障により停止したとすると、Ｓ３０１へ進み電機子電流の変化率の測定を行う。
【００９３】
すなわち、メインシーブ４は電磁ブレーキ９により固定し、永久磁石回転子同期電動機３の軸を固定する。そして、電機子電流ベクトルをある方向に固定して永久磁石回転子同期電動機３の電機子電流値の変化率を測定する。図５に示すように、演算処理装置１はある方向θ１に図３のようなステップ状の電流ｉ＊を流すように電動機駆動装置２へ電圧指令値Ｖθ１＊（Ｖｕθ１＊、Ｖｖθ１＊、Ｖｗθ１＊）を与える。電動機駆動装置２は永久磁石回転子同期電動機３に対して電流を通電して、Ｕ相電流センサ８ｕおよびＷ相電流センサ８ｗからのそれぞれの相電流ｉｕθ１、ｉｗθ１をＵ相電流変化センサ１７ｕおよびＷ相電流変化センサ１７ｗに供給する。そして、Ｕ相電流変化センサ１７ｕおよびＷ相電流変化センサ１７ｗにてそれぞれ各相電流の立ち上がり度ｄｉｕθ１／ｄｔおよびｄｉｗθ１／ｄｔを検出してメモリ１１に書き込む。
【００９４】
次にＳ１０２へ進み電動機インダクタンスを同定する。図１５に電機子インダクタンスＬの同定方法を示す。例えば、基準となる電流の立ち上がり度を最小値から最大値まで６分割して、基準値をＤｉ１〜Ｄｉ６まで設ける。電機子インダクタンスＬも最小値から最大値までの間を６分割して最小値をＬ１、最大値をＬ６とする。
【００９５】
まず、Ｓ２０１にて、電流の立ち上がり度ｄｉｕθ１／ｄｔをメモリ１１からロードする。次にＳ２０２にて、ｄｉｕθ１／ｄｔをＤｉ１と比較し、ｄｉｕθ１／ｄｔがＤｉ１より小さければＳ２０８へ進み、Ｌθ１＝Ｌ１として電機子インダクタンスの同定を終わる。一方、ｄｉｕθ１／ｄｔがＤｉ１より大きければＳ２０３へ進む。ｄｉｕθ１／ｄｔをＤｉ２と比較し、ｄｉｕθ１／ｄｔがＤｉ２より小さければＳ２０９へ進み、Ｌθ１＝Ｌ２として電機子インダクタンスの同定を終わる。
【００９６】
以下同様に、ｄｉｕθ１／ｄｔがＤｉ２より大きければＳ２０４へ進み、ｄｉｕθ１／ｄｔをＤｉ３と比較し、ｄｉｕθ１／ｄｔがＤｉ３より小さければＳ２１０へ進み、Ｌθ１＝Ｌ３として電機子インダクタンスの同定を終わる。ｄｉｕθ１／ｄｔがＤｉ３より大きければＳ２０５へ進み、ｄｉｕθ１／ｄｔをＤｉ４と比較し、ｄｉｕθ１／ｄｔがＤｉ４より小さければＳ２１１へ進み、Ｌθ１＝Ｌ４として電機子インダクタンスの同定を終わる。ｄｉｕθ１／ｄｔがＤｉ４より大きければＳ２０６へ進み、ｄｉｕθ１／ｄｔをＤｉ５と比較し、ｄｉｕθ１／ｄｔがＤｉ５より小さければＳ２１２へ進み、Ｌθ１＝Ｌ５として電機子インダクタンスの同定を終わる。そして、ｄｉｕθ１／ｄｔがＤｉ５より大きければＳ２０７へ進み、Ｌθ１＝Ｌ６として電機子インダクタンスの同定を終わる。
【００９７】
電機子インダクタンスの同定を終わると、次にＳ１０３へ進み、同定した電機子インダクタンスＬθ１より永久磁石回転子同期電動機３の磁極位置が図６に示すようにγ＝γ１あるいはγ１’のいずれかと推定される。ここで、γは図５に示すように不明の磁極の軸に対する電流ベクトルの相対角度を表す。
【００９８】
次にＳ３０２へ進み電流ベクトルの方向を変えて電機子電流を測定する。演算処理装置１はある方向θ１＋△θに図３のようなステップ状の電流ｉ＊を流すように電動機駆動装置２へ電圧指令値Ｖθ１＋△θ＊（Ｖｕθ１＋△θ＊、Ｖｖθ１＋△θ＊、Ｖｗθ１＋△θ＊）を与える。電動機駆動装置２は永久磁石回転子電動機３に対して電流を通電して、Ｕ相電流センサ８ｕ、Ｗ相電流センサ８ｗによりそれぞれの相電流ｉｕθ１＋△θ、ｉｗθ１＋△θをＵ相電流変化センサ１７ｕ、Ｗ相電流変化センサ１７ｗを介して、各相電流の立ち上がり度ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔ、ｄｉｗθ１＋△θ／ｄｔを検出してメモリ１１に書き込む。
【００９９】
次にＳ１０５へ進み、方向θ１＋△θでの電機子インダクタンスＬθ１＋Δθを同定する。その場合も、図１５に示したと同様に電機子インダクタンスの同定が行われる。すなわち、Ｓ２０１にて、電流の立ち上がり度ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔをメモリ１１からロードする。次にＳ２０２にて、ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔをＤｉ１と比較し、ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔがＤｉ１より小さければＳ２０８へ進み、Ｌθ１＋△θ＝Ｌ１として電機子インダクタンスの同定を終わる。
【０１００】
一方、ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔがＤｉ１より大きければＳ２０３へ進み、ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔをＤｉ２と比較し、ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔがＤｉ２より小さければＳ２０９へ進み、Ｌθ１＋△θ＝Ｌ２として電機子インダクタンスの同定を終わる。
【０１０１】
以下同様に、ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔがＤｉ２より大きければＳ２０４へ進み、ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔをＤｉ３と比較し、ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔがＤｉ３より小さければＳ２１０へ進み、Ｌθ１＋△θ＝Ｌ３として電機子インダクタンスの同定を終わる。ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔがＤｉ３より大きければＳ２０５へ進み、ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔをＤｉ４と比較し、ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔがＤｉ４より小さければＳ２１１へ進み、Ｌθ１＋△θ＝Ｌ４として電機子インダクタンスの同定を終わる。ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔがＤｉ４より大きければＳ２０６へ進み、ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔをＤｉ５と比較し、ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔがＤｉ５より小さければＳ２１２へ進み、Ｌθ１＋△θ＝Ｌ５として電機子インダクタンスの同定を終わる。ｄｉｕθ１＋△θ／ｄｔがＤｉ５より大きければＳ２０７へ進み、Ｌθ１＋△θ＝Ｌ６として電機子インダクタンスの同定を終わる。
【０１０２】
方向θ１＋△θでの電機子インダクタンスＬθ１＋Δθの同定が終わると、次にＳ１０６に進み、同定した電機子インダクタンスの値を比較する。Ｌθ１＞Ｌθ１＋△θであればＳ１０７ａに進み磁極位置γ＝γ１と判定する。一方、Ｌθ１＜Ｌθ１＋△θであればＳ１０７ｂに進みγ＝γ１’と推定される。
【０１０３】
次に、Ｓ１０８に進み救出運転に入る。推定した磁極位置γを用いて電機子電流ベクトルを磁極位置から９０°進みで回転させるように制御する。演算処理装置１は電磁ブレーキ９を解除してエレベータを起動する。演算処理装置１はオープンループ制御で永久磁石回転子同期電動機３を乗りかご５が下降するように回転させる。その後に、Ｓ１０９に進み着床したかの判断をする。つまり、かご位置センサ１３により乗りかご５の位置を検出して、着床していなければＳ１０８へ戻り運転を継続する。
【０１０４】
乗りかご５がフロア１２に到着すると、Ｓ１１０へ進みエレベータを停止させる。つまり、永久磁石回転子同期電動機３を停止させ、電磁ブレーキ９を作動させてメインシーブ４を固定する。乗りかご５はドアを開いて乗客を降ろし救出運転を終了する。
【０１０５】
以上説明したように、この第５の実施の形態では、電機子電流の立ち上がり度の変化より、永久磁石回転子同期電動機３の電機子インダクタンスの変化を判定し、その電機子インダクタンスから磁極位置を推定する。これにより、位置センサが故障したときの永久磁石回転子同期電動機３のベクトル制御を可能とし、救出運転を行うことができる。
【０１０６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、永久磁石回転子同期電動機の回転センサが故障して停止した場合には、モータの磁極位置を推定して永久磁石回転子同期電動機を起動するので、回転センサが故障しても救出運転を行える。
【０１０７】
すなわち、請求項１の発明によれば、永久磁石回転子同期電動機の電機子インダクタンスの変化から磁極位置を推定し、位置センサが故障したときの永久磁石回転子同期電動機のベクトル制御を可能としているので、救出運転を行うことができる。
【０１０８】
請求項２の発明によれば、永久磁石回転子同期電動機の磁極位置推定に誤差を生じ十分なトルクが出せなかった場合でも、乗りかごの異常速度を検出してブレーキをかけるので、乗りかごの吊り落しを防止することができる。
【０１０９】
請求項３の発明によれば、永久磁石回転子同期電動機の磁極位置推定に誤差を生じ電動機が逆転を始めた場合には、乗りかごの移動方向を検出してブレーキをかけるので、永久磁石回転子同期電動機の逆転を防止することができる。
【０１１０】
請求項４の発明によれば、永久磁石回転子同期電動機の磁極位置推定を正確に推定できなくても、かご内荷重を検出して永久磁石回転子同期電動機に必要なトルクが小さくて良い方向に救出運転を行うので、乗りかごの吊り落しを防止することができる。
【０１１１】
請求項５の発明によれば、永久磁石回転子同期電動機の電機子電流の立ち上がり度の変化により、永久磁石回転子同期電動機の電機子インダクタンスの変化から磁極位置を推定するので、回転センサが故障したときの永久磁石回転子同期電動機のベクトル制御を可能とし救出運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係わるエレベータの制御装置の構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態における永久磁石回転子同期電動機のシステムモデル図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態における磁極推定のための電流指令の波形図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態における回転センサ故障時の救出運転の手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態において磁極位置推定のための電流指令を与えた場合の磁極と電流ベクトルとの関係図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態で電機子インダクタンスと磁極位置との関係から磁極位置を推定した場合の説明図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態に係わるエレベータの制御装置の構成図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態における回転センサ故障時の救出運転の手順を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の第３の実施の形態に係わるエレベータの制御装置の構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施の形態における回転センサ故障時の救出運転の手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施の形態に係わるエレベータの制御装置の構成図である。
【図１２】図１２は、本発明の第４の実施の形態における回転センサ故障時の救出運転の手順を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の第５の実施の形態に係わるエレベータの制御装置の構成図である。
【図１４】図１４は、本発明の第５の実施の形態における回転センサ故障時の救出運転の手順を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、本発明の第５の実施の形態における回転センサ故障時の電機子インダクタンスの同定を行うための手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、永久磁石回転子同期電動機の特性の説明図である。
【図１７】図１７は、磁極位置と全磁束および電機子インダクタンスとの関係図である。
【符号の説明】
１  演算処理装置
２  電動機駆動装置
３  永久磁石回転子同期電動機
４  メインシーブ
５  乗りかご
６  カウンターウエート
７  回転センサ
８ｕ  Ｕ相電流センサ
８ｗ  Ｗ相電流センサ
９  電磁ブレーキ
１０  主ロープ
１１  メモリ
１２  フロア
１３  かご位置センサ
１４  かご速度センサ
１５  進行方向センサ
１６  かご荷重センサ
１７ｕ  Ｕ相電流変化センサ
１７ｗ  Ｗ相電流変化センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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