(57)【要約】【課題】停電発生時などに乗りかごを最寄階まで確実に移動させると共に、そのときの消費エネルギーを極力抑えて運転する。【解決手段】停電が発生したときに、制御装置１１は乗りかご１８とカウンタウェイト１９とのアンバランス量を計算し、そのアンバランス量に基づいてモータ１４のステータコイルを短絡したときに得られる乗りかご１８の速度を推定する。この推定速度が所定値以上であれば、制御装置１１はステータコイルを短絡して乗りかご１８を最寄階まで移動させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を備えた同期電動機と、
この同期電動機の駆動により、昇降路内をカウンタウェイトと共に昇降動作する乗りかごと、
停電が発生したときに、上記乗りかごと上記カウンタウェイトとのアンバランス量を計算するアンバランス計算手段と、
このアンバランス計算手段によって算出されたアンバランス量に基づいて、上記同期電動機のステータコイルを短絡したときに得られる上記乗りかごの速度を推定する速度推定手段と、
この速度推定手段によって推定された速度が所定値以上であれば、上記同期電動機のステータコイルを短絡して上記乗りかごを最寄階まで移動させる運転制御手段と
を具備したことを特徴とするエレベータ。
【請求項２】
前記アンバランス計算手段は、停電が発生したときに、上記乗りかごと上記カウンタウェイトとのアンバランス量を計算することを特徴とする請求項１記載のエレベータ。
【請求項３】
所定容量のバッテリを備え、
上記運転制御手段は、上記速度推定手段によって推定された速度が所定値未満の場合に、上記バッテリを使用して上記同期電動機を駆動することにより、上記乗りかごを最寄階まで移動させることを特徴とする請求項１記載のエレベータ。
【請求項４】
上記ステータコイルの短絡によって上記乗りかごを移動させているときの速度を検出する実速度検出手段を備え、
上記運転制御手段は、上記実速度検出手段によって検出された速度が所定値未満であった場合に、上記バッテリを使用して上記同期電動機を駆動することにより、上記乗りかごを最寄階まで移動させることを特徴とする請求項３記載のエレベータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、停電時にバッテリ運転により乗りかごを最寄階に着床させるエレベータに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、エレベータは、商用電源から供給される所要の電力によって駆動される。また、停電が発生すると、バッテリ運転に切り替えられ、予め用意されたバッテリの電力を使って乗りかごを最寄階まで移動させている。
【０００３】
ここで、上記バッテリの容量は限られているため、停電が発生したときに、できるだけ少ない電力で乗りかごを運転することが要求される。
【０００４】
従来、省電力にて乗りかごを運転する方法として、例えば特許文献１に開示されている方法が知られている。これは、モータとして永久磁石式の同期電動機を用い、そのモータのステータコイルを短絡して電磁ブレーキを開放するといった方法である。
【０００５】
モータのステータコイルを短絡して電磁ブレーキを開放すると、乗りかごはアンバランス方向（乗りかごとカウンタウェイトとがアンバランス状態にある場合に荷重の重い側）に動き始めるが、モータの回転により起電力が発生して、逆方向のトルクが発生する。このアンバランス状態と発生トルクはいずれ平衡し、ある一定の速度に落ち着く。このときの現象を「ダイナミックブレーキ」と呼ぶ。
【０００６】
このダイナミックブレーキを利用することにより、モータへの給電を行うことなく、乗りかごを最寄階へ移動させることができる。
【特許文献１】特開２００１−１４６３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、乗りかごとカウンタウェイトとのアンバランス状態を検出していないため、停電が発生した際に、両者がバランス状態にあると、ステータコイルを短絡しても乗りかごを移動させることができないといった問題がある。
【０００８】
本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、停電発生時などに乗りかごを最寄階まで確実に移動させると共に、そのときの消費エネルギーを極力抑えて運転することのできるエレベータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のエレベータは、永久磁石を備えた同期電動機と、この同期電動機の駆動により、昇降路内をカウンタウェイトと共に昇降動作する乗りかごと、上記乗りかごと上記カウンタウェイトとのアンバランス量を計算するアンバランス計算手段と、このアンバランス計算手段によって算出されたアンバランス量に基づいて、上記同期電動機のステータコイルを短絡したときに得られる上記乗りかごの速度を推定する速度推定手段と、この速度推定手段によって推定された速度が所定値以上であれば、上記同期電動機のステータコイルを短絡して上記乗りかごを最寄階まで移動させる運転制御手段とを具備して構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、乗りかごとカウンタウェイトとのアンバランス状態に応じて、所定値以上の速度が得られると推定される場合にステータコイルを短絡することで、乗りかごを最寄階まで確実に移動させることができ、また、そのときの消費エネルギーを極力抑えて運転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態に係るエレベータの構成を示す図である。図中の１０は商用電源であり、制御装置１１などに所要の電力を供給している。
【００１３】
制御装置１１は、商用電源１０から供給される電力を受けて動作し、エレベータの運転制御を行う。また、停電が発生した場合に、制御装置１１はバッテリ１２から供給される電力を使用して動作する。このバッテリ１２は、所定容量の電力を蓄えることができる。
【００１４】
モータ駆動装置１３は、制御装置１１から出力される駆動信号に従ってモータ１４を駆動する。このモータ１４として、ＰＭＳＭ（Permanent Magnet Synchronous Motor）が用いられる。ＰＭＳＭとは、永久磁石を備えた同期電動機であって、回転子（ロータ）に永久磁石、固定子（ステータ）にコイルを配置した構造を有する。
【００１５】
ここで、本実施形態では、上記ＰＭＳＭからなるモータ１４の入力端にステータコイル短絡回路１５が設けられている。このステータコイル短絡回路１５をモータ１４の入力端に接続すると、その入力端に接続された図示せぬ３相のステータコイルが短絡して、モータ１４が非駆動状態となる。
【００１６】
巻上機１６は、このモータ１４に直結されている。巻上機１６には、ロープ１７が巻き掛けられ、その一端に乗りかご１８、他端にカウンタウェイト１９がそれぞれ取り付けられている。モータ１４の駆動に伴って巻上機１６が回転すると、乗りかご１８がロープ１７を介してカウンタウェイト１９と共につるべ式に昇降動作する。このとき、巻上機１６の回転軸に取り付けられたパルスエンコーダ２０から巻上機１６の回転に同期したパルス信号が制御装置１１に逐次出力される。制御装置１１では、このパルス信号をカウントすることで、乗りかご１８の位置や速度を検出している。
【００１７】
また、巻上機１６には、電磁ブレーキ２１が設置されている。電磁ブレーキ２１は、非通電時に巻上機１６の図示せぬシーブに接触することにより、巻上機１６の回転をロックし、通電時にそのロック状態を解除する方向に動作する。
【００１８】
一方、乗りかご１８には、荷重センサ２２が設置されている。この荷重センサ２２は、乗りかご１８の積載荷重を検出して、その荷重信号を制御装置１１に出力する。
【００１９】
このような構成において、通常は、商用電源１０から供給される所要の電力によって制御装置１１が動作し、モータ駆動回路１３を通じてモータ１４を駆動する。このモータ１４の駆動により巻上機１６が回転し、乗りかご１８がロープ１７を介して移動することになる。
【００２０】
ここで、例えば停電が発生すると、バッテリ運転に切り替えられ、バッテリ１２の電力を使用して乗りかご１８が運転される。制御装置１１には、このバッテリ運転時の電力消費を抑制するための機能として、アンバランス計算部１１ａ、速度推定部１１ｂ、実速度検出部１１ｃ、運転制御部１１ｄが備えられている。
【００２１】
アンバランス計算部１１ａは、停電が発生したときに、乗りかご１８とカウンタウェイト１９とのアンバランス量を計算する。速度推定部１１ｂは、このアンバランス計算部１１ａによって算出されたアンバランス量に基づいて、モータ１４のステータコイルを短絡したときに得られる乗りかご１８の速度を推定する。実速度検出部１１ｃは、ステータコイルの短絡によって乗りかご１８を移動させているときの速度を検出する。
【００２２】
運転制御部１１ｄは、速度推定部１１ｂによって推定された速度が所定値以上であれば、ステータコイル短絡回路１５を動作させてモータ１４のステータコイルを短絡して乗りかご１８を最寄階まで移動させ、所定値未満の場合にはバッテリ１２を使用してモータ１４を駆動することにより、乗りかご１８を最寄階まで移動させる。また、実速度検出部１１ｃによって検出された速度が所定値未満であった場合に、運転制御部１１ｄは、バッテリ１２を使用してモータ１４を駆動することにより、乗りかご１８を最寄階まで移動させる。
【００２３】
以下に、フローチャートを参照しながら、この制御装置１１によるバッテリ運転の動作について詳しく説明する。
【００２４】
図２は制御装置１１のバッテリ運転動作を示すフローチャートである。なお、このフローチャートで示される処理は、コンピュータである制御装置１１が図示せぬメモリに記憶されたプログラムを読み込むことにより実行される。
【００２５】
停電が発生すると、バッテリ運転に切り換えられる（ステップＳ１１）。その際、制御装置１１では、荷重センサ２２から出力される荷重信号を取り込むことにより（ステップＳ１２）、乗りかご１８とカウンタウェイト１９とのアンバランス量を計算する（ステップＳ１３）。アンバランス量とは、乗りかご１８とカウンタウェイト１９の重量の差のことである。すなわち、乗りかご１８の積載荷重をｇ１、カウンタウェイト１９の重量をｇ２とすれば、アンバランス量は「ｇ１−ｇ２」で求められる。制御装置１１は、このアンバランス量に基づいて、ステータコイルを短絡したときに得られる乗りかご１８の速度を推定する（ステップＳ１４）。
【００２６】
詳しくは、図３に示すように、電磁ブレーキ２１を開放して、乗りかご１８をアンバランス方向（荷重の重い方向）ａに動かすと、巻上機１６を介してモータ１４が回転する。このとき、ＰＭＳＭのように永久磁石を備えたモータであれば、起電力が発生して、回転方向とは逆方向ｂのトルクがダイナミックブレーキとして働く。このダイナミックブレーキによって、乗りかご１８の移動速度はある一定の速度に落ち着くようになる。このときの速度を上記アンバランス量に基づいて推定する。
【００２７】
なお、モータ１４として誘導電動機を使用した場合には、上述したような起電力が発生しないため、ダイナミックブレーキを利用できず、巻上機１６の回転は加速する一方となる。
【００２８】
ここで、上記ステップＳ１４にて推定された速度が所定値以上であった場合（ステップＳ１５のＹｅｓ）、制御装置１１は、ステータコイル短絡回路１５をモータ１４の入力端に接続することにより、ステータコイルを短絡して乗りかご１８を移動させる（ステップＳ１６）。その際、電磁ブレーキ２１を開放するためにバッテリ１２の電力を必要とするが、モータ１４への給電は不要であるため、そのときの消費電力を大幅に抑えることができる。
【００２９】
一方、上記ステップＳ１４にて推定された速度が所定値未満であった場合には（ステップＳ１５のＮｏ）、制御装置１１は、バッテリ１２からモータ駆動回路１３に給電を行い、バッテリ駆動にて乗りかご１８を移動させる（ステップＳ２０）。
【００３０】
また、ステータコイルの短絡によって乗りかご１８を移動させた場合に、制御装置１１は、そのときの乗りかご１８の速度を監視し（ステップＳ１７）、所定値以上で走行しているか否かを判断する（ステップＳ１８）。これは、例えば地震が原因で停電が発生していると、ガイドレールの変形などの走行障害があり、ステータコイルの短絡によるアンバランス走行では、所望の速度が得られないことがあるからである。
【００３１】
なお、移動時の乗りかご１８の速度は、巻上機１６に設けられたパルスエンコーダ２０から出力されるパルス信号をカウントすることで検出できる。
【００３２】
乗りかご１８の速度が所定値未満であった場合（ステップＳ１８のＮｏ）、制御装置１１は、ステータコイル短絡回路１５をモータ１４の入力端から切り離して、バッテリ駆動に切り替える（ステップＳ２０）。また、乗りかご１８の速度が所定値以上であれば（ステップＳ１８のＹｅｓ）、そのままステータコイルを短絡した状態で、アンバランス走行を継続する（ステップＳ１９）。
【００３３】
このようして、アンバランス走行またはバッテリ駆動によって乗りかご１８を最寄階まで移動させると、制御装置１１は、電磁ブレーキ２１に給電して巻上機１６の回転をロックすると共に、乗りかご１８を戸開して乗客を降ろす（ステップＳ２１）。
【００３４】
このように、乗りかご１８とカウンタウェイト１９のアンバランス状態から所定値以上の速度が得られると推定される場合にステータコイルを短絡し、所定値以上の速度が得られない場合にはバッテリ駆動に切り替えることで、停電発生時に乗りかご１８を確実に最寄階まで移動させて乗客を救出することできると共に、その間の消費電力を極力抑えてバッテリ容量を削減することができる。
【００３５】
また、ステータコイルの短絡によって乗りかご１８を走行させているときに、所定値以上の速度が得られない場合には、直ぐにバッテリ駆動に切り替えることで、乗りかご１８をできるだけ早く最寄階に着床させて、乗客を救出することができる。
【００３６】
なお、ステータコイルの短絡によるアンバランス走行では、乗りかご１８の移動速度がモータ１４の特性値に依存するため、乗客の救出に時間が掛かる可能性がある。そこで、図４に示すように、ステータコイル短絡回路１５に短絡電流を消費するための抵抗３１を加えても良い。このような構成によれば、短絡時にモータ１４に生じる電流（これを短絡電流と呼ぶ）を抵抗３１によって消費することで、逆方向のトルクつまりダイナミックブレーキを弱めて、乗りかご１８の移動速度を上げることができる。
【００３７】
また、ドアゾーン外では抵抗３１を接続して、移動速度を例えば１０ｍ／ｍｉｎに設定し、ドアゾーン内では抵抗バイパス回路３２を接続して、移動速度を例えば３ｍ／ｍｉｎに設定するといったように、乗りかご１８の走行範囲に応じて抵抗３１の接続を切り替えて速度調整するような構成も可能である。さらに、抵抗３１として可変抵抗を用いて移動速度を連続的に切替えるような構成も可能である。
【００３８】
要するに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の形態を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るエレベータの構成を示す図である。
【図２】図２は同実施形態における制御装置のバッテリ運転動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は同実施形態におけるモータのダイナミックブレーキを説明するための図である。
【図４】図４は他の実施形態におけるステータコイル短絡回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０…商用電源、１１ａ…アンバランス計算部、１１…制御装置、１１ｂ…速度推定部、１１ｃ…実速度検出部、１１ｄ…運転制御部、１２…バッテリ、１３…モータ駆動回路、１４…モータ、１５…ステータコイル短絡回路、１６…巻上機、１７…ロープ、１８…乗りかご、１９…カウンタウェイト、２０…パルスエンコーダ、２１…電磁ブレーキ、２２…荷重センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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