(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータ昇降路内に装備されたガイドレール（１５）に沿ってガイドアセンブリ（５）によって案内されるエレベータケージ（１）と、
ケージ（１）と各ガイドアセンブリ（５）との間に装備される少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１０）と、
検知された振動に応答してアクチュエータ（１０）の通電を制御するコントローラ（１４、３０）と、
を備えるエレベータ設備であって、
アクチュエータ（１０）の温度（Ｔｎ）を間接に決定する温度評価ユニット（２４）と、
アクチュエータ（１０）の決定された温度（Ｔｎ）が第一の予め設定された温度（ＴｎＬ）を超えた場合、アクチュエータ（１０）に供給される電流（Ｉ）を制限するリミッタ（２５）と、
をさらに備え、
温度評価ユニット（２４）およびリミッタ（２５）は、コントローラ（１４、３０）内に組み込まれ、
コントローラ（１４、３０）は、検知された位置信号に応答する位置コントローラ（２２）と、検知された加速度に応答する加速度コントローラ（２３）とを含み、且つ位置コントローラ（２２）からの出力（Ｉｐ、Ｆｐ）は、アクチュエータ（１０）に供給される電流（Ｉ）に比例する信号（Ｉ、Ｆｌｉｍ）を生成すべく、加算点（２６）にて、加速度コントローラ（２３）からの出力（Ｉａ、Ｆａ）に併合され、
温度評価ユニット（２４）およびリミッタ（２５）は、位置コントローラ（２２）と加算点（２６）との間に設置され、温度評価ユニット（２４）は、リミッタ（２５）から出力される信号に基づいて温度（Ｔｎ）を決定することを特徴とする、エレベータ設備。
【請求項２】
温度評価ユニット（２４）は、アクチュエータ温度（Ｔｎ−１）についての少なくとも１つの以前に記録された値を格納するレジスタ（２４ａ）を含む、請求項１に記載のエレベータ設備。
【請求項３】
コントローラ（１４）は、アナログコントローラであり、加算点（２６）からの出力は、アクチュエータ（１０）に供給される電流（Ｉ）である、請求項１に記載のエレベータ設備。
【請求項４】
コントローラ（３０）は、ディジタルコントローラであり、加算点（２６）からの出力は、その後にアクチュエータ（１０）に供給される電流（Ｉ）を供給する電力ユニット（３１）に送られる力指令信号（Ｆｌｉｍ）である、請求項１に記載のエレベータ設備。
【請求項５】
検知された振動を抑制するようにエレベータ設備のケージ（１）とガイドアセンブリ（５）の間に装備される電磁アクチュエータ（１０）を熱的に保護する方法であって、
ａ）温度評価ユニット（２４）がアクチュエータ（１０）の温度（Ｔｎ）を間接に決定する工程と、
ｂ）決定されたアクチュエータ（１０）の温度（Ｔｎ）が、予め定められた温度（ＴｎＬ）を超えた場合、その後にアクチュエータ（１０）に供給される電流（Ｉ）をリミッタ（２５）が制限する工程と、
を備え、温度評価ユニット（２４）およびリミッタ（２５）は、検知された振動に応答してアクチュエータ（１０）の通電を制御するコントローラ（１４、３０）内に組み込まれ、
コントローラ（１４、３０）は、検知された位置信号に応答する位置コントローラ（２２）と、検知された加速度に応答する加速度コントローラ（２３）とを含み、且つ位置コントローラ（２２）からの出力（Ｉｐ、Ｆｐ）は、アクチュエータ（１０）に供給される電流（Ｉ）に比例する信号（Ｉ、Ｆｌｉｍ）を生成すべく、加算点（２６）にて、加速度コントローラ（２３）からの出力（Ｉａ、Ｆａ）に併合され、
温度評価ユニット（２４）およびリミッタ（２５）は、位置コントローラ（２２）と加算点（２６）との間に設置され、温度評価ユニット（２４）は、リミッタ（２５）から出力される信号に基づいて温度（Ｔｎ）を決定する、方法。
【請求項６】
アクチュエータ（１０）の実際の温度（Ｔｎ）が、第二の予め定められた温度（ＴｎＨ）を超えた場合、アクチュエータ（１０）に供給される電流（Ｉ）を最小レベルに制限する工程をさらに備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
最小レベルは、電流（Ｉｐｌｉｍ）によってアクチュエータ（１０）内で放散されるエネルギが、伝導および対流によってアクチュエータ（１０）から失われる熱と等しいかそれよりも小さくなるように決定される、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁アクチュエータの過熱を防止するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許第０７３１０５１号明細書は、複数の電磁リニアアクチュエータを使用して乗り心地が能動的に制御されるエレベータ設備を記載している。このようなシステムは、一般に能動的乗り心地制御システムと称される。エレベータケージは、エレベータ昇降路に設けられるガイドレールに沿って移動するので、ケージに装備されたセンサは、移動の方向に対して横向きに生ずる振動を測定する。センサからの信号は、各リニアアクチュエータについての検知された振動を抑制するのに必要とされる付勢電流を計算するコントローラに入力される。これらの付勢電流は、振動を能動的に減衰するリニアアクチュエータに供給され、それによってケージ内において移動中の乗客に対する乗り心地が向上される。
【０００３】
ケージに大きな非対称負荷が印加されているかまたはケージの平衡がとれていない場合を考えると、不均衡を克服するために１つ以上のリニアアクチュエータが連続的に作動させられることが必要であろう。この連続的な付勢は、アクチュエータを暖めさせ、もしもチェックされないままにしておけば、アクチュエータ自体を熱破壊に導くかもしれない。上述は一例に過ぎず、エレベータケージに課せられる条件が同様に過熱に導く他の場合も存在することは、理解されるであろう。
【０００４】
この問題に対する従来の解決策は、その通電を制御するためにアクチュエータ内にバイメタルストリップを組み込むことであろう。したがって、アクチュエータの温度がバイメタルストリップの予め設定された付勢温度に上昇するとき、アクチュエータ内のバイメタルストリップは通電回路を切り、それぞれのアクチュエータは、その温度がバイメタルストリップの予め設定された付勢温度よりも下に下がるまで消勢される。このスイッチ切断ポイントにおいては、エレベータケージを安定化するために有効とされたアクチュエータによって力はもはや生成されないから、能動的乗り心地制御システムの性能における瞬時的な劣化が存在することがわかるであろう。さらにまた、この性能における劣化は、エレベータケージにて移動しているいかなる乗客にも直ちに知覚できるであろうし、それゆえ、能動的乗り心地制御システムの目的を損ない、システムにおける使用者の信頼を阻害するであろう。
【特許文献１】欧州特許第０７３１０５１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、添付された特許請求の範囲に従った装置および方法を提供することによって、従来技術の電磁アクチュエータに関連する問題を克服することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
特に、本発明は、アクチュエータに供給される電流に比例する信号からアクチュエータの推定温度を測定する温度評価ユニットと、アクチュエータの実際の温度が第一の予め定められた温度を超えた場合に、アクチュエータに供給される電流を制限するリミッタとを備える、電磁アクチュエータのための熱的保護装置を提供する。それゆえ、アクチュエータは、熱的な劣化および破壊から保護される。さらにまた、温度評価ユニットは、アクチュエータから離れて、アクチュエータに伝達される電流を制御するいかなる回路内にも配置され得る。
【０００７】
望ましくは、アクチュエータに供給される電流は、実際のアクチュエータの温度が、第二の予め定められた温度を超えた場合、最小レベルに制限される。最小レベルは、電流によってアクチュエータ内で放散されるエネルギが、伝導および対流によってアクチュエータから失われる熱と等しいかそれよりも小さくなるように決定され得る。したがって、アクチュエータは、限定された駆動電流によってであるにもかかわらず連続的に通電され得る。
【０００８】
本発明は、特にエレベータ昇降路におけるガイドレールに沿って移動するときにエレベータケージの振動を減衰するためにエレベータシステムに使用されるアクチュエータに適用されたときに有利である。完全にスイッチが切断されるのとは対照的に、アクチュエータに対する電流は、温度が第一の予め設定された温度を超えるにつれて次第に制限される。それゆえ、乗り心地における劣化は、乗客にほとんど気付かれない。
【０００９】
さらにまた、熱的保護デバイスおよび方法は、いかなる付加的なハードウェア構成要素をも付加することなく、アクチュエータのためのコントローラ内に容易に組み込まれ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の好ましい実施形態は、例示としてのみ、添付図面を参照して詳細に説明されるであろう。
【００１１】
図１は、欧州特許第０７３１０５１号明細書に従い、さらに本発明に従った熱保護ユニットをさらに含む能動的乗り心地制御システムを組み込んでいる、エレベータ設備の概略的図解である。エレベータケージ１は、シャフト（図示されていない）内に装備されたレール１５に沿ってローラガイドアセンブリ５によって案内される。ケージ１は、受動的振動減衰のためにケージフレーム３内に弾性的に支持されている。受動的振動減衰は、５０Ｈｚより高い周波数を有する音または振動を絶縁隔離するために比較的硬くなるように設計されているいくつかのゴムばね４によって行われる。
【００１２】
ローラガイドアセンブリ５は、ケージフレーム３の上方および下方に横方向に装備されている。各アセンブリ５は、取り付けブラケットと、ブラケットに旋回可能に結合されているレバー７に支持される３個のローラ６とを含んでいる。ローラ６のうちの２つは、ガイドレール１５の相対する両面に係合すべく横向きに配置されている。これら２つの側部ローラ６を支持するレバー７は、同期動作を確実にするためにリンク９によって相互に連結されている。残りの、すなわち中間のローラ６は、ガイドレール１５の遠い端に係合するように配置されている。レバー７の各々は、接触圧スプリング８によってガイドレール１５に向かって付勢されている。レバー７のこのスプリング付勢、そしてそれによる各ローラ６は、振動の受動的な減衰の従来の方法である。
【００１３】
各ローラガイドアセンブリ５はさらに、中間レバー７をｙ方向に、および２つの相互結合された側部レバー７をｘ方向に、それぞれ能動的に移動させるべく配置されている２つのアクチュエータ１０を含んでいる。
【００１４】
レール１５における不均一性、牽引ケーブルから生ずる牽引力の横向き成分、移動中における負荷の位置変化、および空気力学的な力は、ケージフレーム３およびケージ１の振動を生じさせ、そしてそのように快適な移動を損なう。ケージ１のそのような振動は、低減されるべきである。ローラガイドアセンブリ５について２つの位置センサ１１は、中間レバー７の位置および相互結合された側部レバー７の位置を、それぞれ連続的に監視する。さらにまた、加速度計１２は、横振動またはケージフレーム３に作用する加速度を測定する。
【００１５】
位置センサ１１および加速度計１２から導出される信号は、ケージ１上に装備されたコントローラおよび電力ユニット１４内に供給される。コントローラおよび電力ユニット１４は、検知された振動に対抗するような方向へアクチュエータ１０を動作させるために電流Ｉを生成すべく、これらの信号を処理する。それによって、フレーム３およびケージ１に作用する振動の減衰が達成される。振動は、エレベータの乗客に気付かれない程度まで低減される。
【００１６】
図２は、関連するアクチュエータ１０と一緒に中間ローラ６およびレバー７の配置構成のさらなる図解を提供するが、以下の説明は、２つの側部ローラ６および相互結合レバー７にも適用されることは理解されるであろう。レバー７に対する接触圧スプリング８とアクチュエータ１０の平行配置に起因して、ローラガイドアセンブリ５は、接触圧スプリング８が、アクチュエータ１０とは独立にローラ６をガイドレール１５に対して動かそうとするので、能動的乗り心地制御システムの部分的なまたは完全な破損の後でさえも動作可能のままとなる。それゆえ、アクチュエータ１０に電流Ｉが全く供給されないときでさえも、ケージフレーム３は、接触圧スプリング８によって受動的に減衰される。
【００１７】
図３に示される通り、アクチュエータ１０は、可動磁石の原理に基づいており、そして積層されたステータ１７と、巻線１６と、永久磁石１９を有する可動アクチュエータ部１８とを備えている。可動アクチュエータ部１８がレバー７の頂部に結合されているため、巻線１６に供給される電流Ｉが変化するにつれて、磁束が変化し、それゆえ可動アクチュエータ部１８、レバー７および結合されたローラ６を、ガイドレール１５に向かわせまたはそこから離れさせる。アクチュエータ１０は、単純な制御可能性、低重量および小さな移動質量、ならびに比較的低いエネルギ消費にて、大きな動的および静的な力（例えば８００Ｎ）を有するという利点がある。
【００１８】
本発明の目的は、能動的乗り心地制御システムの最大の有用性を保証することにあるが、同時に、特に大きな非対称負荷がケージ１に印加されるとき、またはケージ１の平衡が充分でないときに、アクチュエータ１０の熱的破壊を防止するものである。そのような状況において、１つ以上のアクチュエータ１０にとって、不均衡を克服すべく連続的に給電されるようにすることが必要であろう。この連続的な通電は、アクチュエータ１０に加熱を生じさせ、もしもチェックされないままであればアクチュエータ１０それ自体の熱破壊に導かれ得る。この目的を達成するための第一の工程は、アクチュエータ１０の熱的特性を評価することである。第一の原理から、電気的回路（すなわち巻線１６）によって熱せられるにつれて放散される電力は、アクチュエータ１０の温度の増大を生じさせる。このことは、一般的に次のように表現される。
【００１９】
（式１）  放散される電力→アクチュエータにおける温度増大−（熱伝導と対流の効果）
この式は、式２を生じさせる。
（式２）
【数１】
0004741227.tif 000002
【００２０】
ここで：
Ｉ＝サンプル期間Δｔの間にアクチュエータに伝達される平均（またはＲＭＳ（二乗平均））電流、
Ｒ＝コイル（巻線）の電気抵抗、
ｃ＝比熱容量、
Ｍ＝質量
Ｔｎ＝サンプル期間Δｔ後の実際の温度、
Ｔｎ−１＝サンプル期間Δｔの開始時における従前の温度、
Ｔａｍｂ＝周囲温度、
λ＝熱伝導率、
Ａ１＝伝導面面積、
ｈｃ＝対流熱伝達係数、
Ａ２＝対流面面積、
この式は、Ｔｎについて次のように解くことができる。
（式３）
【数２】
0004741227.tif 000003
【００２１】
特定のタイプのアクチュエータ１０について、ｃ、Ｍ、λ、Ａ１、ｈｃおよびＡ２の値は、環境試験チェンバにおける実験から容易に求められる。さらにまた、巻線１６の抵抗Ｒは、平均定数値に設定することができ、またはより正確な結果のために、抵抗Ｒについての実温度依存関数が評価され且つ使用される。
【００２２】
実際、アクチュエータ１０の熱的特性は、図５に示される温度特性をもたらす、図４に示される伝達関数を用いてモデル化される。
【００２３】
図６は、本発明に従った熱保護を組み込んだ図１のエレベータ設備のための能動的乗り心地制御システムの信号フロー図を示している。ガイドレール１５に沿って移動するにつれて、ケージ１およびフレーム３に外乱が作用する。これらの外乱は、概して、ガイドレール１５の不均一性に主として起因する高周波振動、およびケージ１の非対称負荷、牽引ケーブルによる横方向の力および空気擾乱または風力によって生成される比較的低周波の力２７を含む。外乱は、位置センサ１１および加速度計１２によって検知され、コントローラおよび電力ユニット１４に供給される信号を生成する。
【００２４】
コントローラおよび電力ユニット１４においては、検知された加速度信号が加算点２１において反転され、そして加速度誤差信号ｅａとして加速度コントローラ２３に供給される。加速度コントローラ２３は、検知された加速度を引き起こす振動を打ち消すためにアクチュエータ１０によって必要とされる電流Ｉａを決定する。同様にして、検知された位置信号は、位置誤差信号ｅｐを生成すべく加算点２０において基準値Ｐｒｅｆと比較される。位置誤差信号ｅｐは、検知された位置信号を基準値Ｐｒｅｆから変位させる外乱を打ち消すためにアクチュエータ１０によって必要とされる、電流Ｉｐを決定する位置コントローラ２２に供給される。従来技術においては、二つの導出された電流ＩａおよびＩｐが加算点２６で単純に合成され、合成された電流Ｉとしてアクチュエータ１０に伝達される。
【００２５】
本実施形態においては、位置コントローラ２２からの電流Ｉｐがリミッタ２５でさらに処理されて電流Ｉｐｌｉｍを生成し、Ｉｐｌｉｍが加速度コントローラ２３からの電流Ｉａと組み合わせるために加算点２６へ渡され、組み合わされた電流Ｉをアクチュエータ１０に供給する。
【００２６】
リミッタ２５からの電流値Ｉｐｌｉｍは、また式３に対応する伝達関数を組み込む温度評価ユニット２４に対する入力としても使用される。巻線１６の抵抗Ｒは、一定であるかまたは温度依存関数として表現されるかであり、且つサンプリング期間Δｔは、コントローラ１４の期間に設定し得るから、伝達関数によって必要とされる唯一の変数（入力）は、上述において説明された通りリミッタ２５から導かれる電流Ｉｐｌｉｍと、予め設定された定数であるか温度センサを用いて測定されるものでありえる環境温度Ｔａｍｂと、温度評価ユニット２４内のレジスタ２４ａに格納されている、アクチュエータ温度についての先に記録された値Ｔｎ−１とである。したがって、実際のアクチュエータ温度Ｔｎは、温度評価ユニット２４によって決定され、そしてリミッタ２５に入力される。
【００２７】
リミッタ２５は、アクチュエータ１０の熱的破壊を生じないような、与えられたアクチュエータ温度Ｔｎについてアクチュエータ１０に伝達し得る、最大許容電流値Ｉｐｍａｘを決定する。図４に示されるように、最大許容電流値Ｉｐｍａｘは、下側しきい値アクチュエータ温度ＴｎＬまでのあらゆる温度について一定である。この一定電流値は、位置コントローラ２２を駆動する電力機器に純粋に依存している。アクチュエータ１０の温度が下側しきい値ＴｎＬを超えるとき、リミッタ２５は、最大許容電流値Ｉｐｍａｘを制限する。もしもアクチュエータ１０の温度が上側しきい値ＴｎＨに達すると、リミッタ２５からは電流が全く得られなくなる。それゆえ、アクチュエータ１０は、熱的劣化および破壊から保護される。
【００２８】
最大許容電流値Ｉｐｍａｘ、および電流Ｉｐｌｉｍは、本実施形態においては、ＴｎＨを超えるアクチュエータ温度についてはゼロであるけれども、この温度範囲内においてさえ、アクチュエータ１０における温度上昇を生じることなしに、ゼロでない電流Ｉｐｌｉｍが依然として伝達され得ることは式１および式２から明らかである。このような状況において、巻線１６内に流れる電流Ｉｐｌｉｍに起因してアクチュエータ１０内で放散されたエネルギは、伝導および対流に起因するアクチュエータ１０からの熱損失と等しいかそれよりも小さく、それゆえアクチュエータ１０における温度上昇はない。したがって、限定された駆動電流Ｉｐｌｉｍを用いているにもかかわらず、アクチュエータ１０を連続的に通電することができる。
【００２９】
本実施形態において、リミッタ２５および温度評価ユニット２４は、位置コントローラ２２のみから出力される電流Ｉｐに適用される。この理由は、アクチュエータ１０の連続的な通電を必要とする、ケージ１の非対称負荷のような、低周波外乱２７であり、それによってアクチュエータ１０に最大の加熱効果を生じるからである。これらの低周波外乱２７は、主として位置誤差信号ｅｐにおいてそれ自体を証明する。当然、付加的なリミッタ２５および温度評価ユニット２４が加速度コントローラ２３の出力に装備されるようにすることもできる。代わりに、単一の電流リミッタ２５および温度評価ユニット２４は、合成された電流Ｉを限定するために加算点２６からの出力に適用されるようにすることもできる。
【００３０】
温度評価ユニット２４および電流リミッタ２５は、単一のユニットとしてコントローラ内において組み合わせられ得ることも理解されるであろう。
【００３１】
本発明の現時点で望ましい実施形態が、図７に示されている。この実施形態においては、図４の組み合わされたアナログコントローラおよび電力ユニット１４が、個別のディジタルコントローラ３０と個別のアクチュエータ電力ユニット３１に分離されている。このことは、コントローラ３０内での信号のディジタル処理を可能とし、効率および精度において非常に改善する。コントローラ３０の全ての構成要素は、図６の構成要素に対応するが、図において力指令信号Ｆと称されている位置コントローラ２２、加速度コントローラ２３、リミッタ２５および加算点２６からのディジタル信号は、先の実施形態における電流Ｉに比例していることが理解されるであろう。実際の駆動電流Ｉがアクチュエータ１０に供給されるのは、コントローラ３０における加算点２６から合成された力指令信号Ｆが電力ユニット３１に渡された後だけである。先の実施形態とは対照的に、リミッタ２５および温度評価ユニット２４が、加算点２６において、位置力指令信号（Ｆｐ）と加速度力指令（Ｆａ）の合計から導かれる合成力指令信号（Ｆ）を監視し且つ限定する。
【００３２】
また、先の実施形態に関連して議論された代替的な構成は、本実施形態に等価的に適用される。
【００３３】
さらにまた、ガイドアセンブリ５は、ガイドレール１５に沿ってケージ１を案内するためのローラ６よりもむしろガイドシューを組み込んでも良い。
【００３４】
本発明は、エレベータケージ１の振動を減衰するための能動的乗り心地制御システムにおける直流リニアアクチュエータの使用について、特に図解され且つ説明されてきたが、ここに述べる熱的保護はいかなる電磁アクチュエータにも適用され得ることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ガイドレールに沿って移動するエレベータケージを概略的に示し、ケージは、ケージの振動を抑制するためのリニアアクチュエータを組み込んでいる図である。
【図２】図１のガイドアセンブリの１つの関連付けられたアクチュエータと一緒に中間ローラおよびレバーの構成を示す側面立面図である。
【図３】図１および図２のアクチュエータのうち１つの斜視図である。
【図４】図１から図３のアクチュエータの経験的なモデルである。
【図５】図４のモデルを使用して得られる結果のグラフである。
【図６】本発明の第一の実施形態に従った熱保護を組み込んでいる、図１のエレベータ設備のための能動的乗り心地制御システムの信号フロー図解を示している。
【図７】本発明の第二の実施形態に従った熱保護を組み込んでいる、図１のエレベータ設備のための能動的乗り心地制御システムの信号フロー図解を示している。
【符号の説明】
【００３６】
１  エレベータケージ
３  ケージフレーム
４  ゴムばね
５  ローラガイドアセンブリ
６  ローラ
７  レバー
８  接触圧スプリング
９  リンク
１０  アクチュエータ
１１  位置センサ
１２  加速度計
１４  コントローラおよび電力ユニット
１５  ガイドレール
１６  巻線
１７  ステータ
１８  可動アクチュエータ部
１９  永久磁石
２０  加算点
２２  位置コントローラ
２３  加速度コントローラ
２４  温度評価ユニット
２５  リミッタ
２６  加算点
３０  ディジタルコントローラ
３１  アクチュエータ電力ユニット
【図１】
0004741227.tif 000004
【図２】
0004741227.tif 000005
【図３】
0004741227.tif 000006
【図４】
0004741227.tif 000007
【図５】
0004741227.tif 000008
【図６】
0004741227.tif 000009
【図７】
0004741227.tif 000010