(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に敷設されたガイドレールと、
前記ガイドレールに沿って昇降する移動体と、
前記移動体に搭載され、前記ガイドレールと空隙を介して対向する磁極を有すると共にこれら磁極のうち少なくとも２つの磁極による前記ガイドレールに作用する吸引力が互いに逆向きとなるように構成又は配置された複数の電磁石、及び前記空隙において前記電磁石と磁路を共有するように配置され、前記移動体を案内するのに必要な起磁力を供給する永久磁石を有する複数の磁石ユニットと、
前記電磁石が前記空隙及び前記ガイドレールと形成する磁気回路の前記空隙における状態を検出するセンサ部と、
前記センサ部の出力に基づいて前記複数の磁石ユニットの各々における前記電磁石の励磁電流を制御して前記磁気回路を安定化させ、前記ガイドレールに沿った前記移動体の移動方向と直交する２方向の運動に寄与する前記複数の電磁石の励磁電流を制御して前記空隙を調整することにより、前記磁石ユニット各々における前記電磁石の励磁電流をゼロに収束させ、前記移動体を前記ガイドレールに対して非接触で案内する案内制御手段とを備えて成るエレベータ案内装置。
【請求項２】
前記磁石ユニットは、前記空隙中の磁束が互いにほぼ直交する極性の異なる磁極を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ案内装置。
【請求項３】
前記磁石ユニットは、前記ガイドレールを介して互いに対向する同極の第１の磁極と、この第１の磁極同士の中間に位置すると共にこの第１の磁極とは異なる極性の第２の磁極とを有し、全体としてＥ字形状に構成されていることを特徴とする請求項２に記載のエレベータ案内装置。
【請求項４】
前記磁石ユニットは、前記ガイドレールを介して互いに同極同士が対向する磁極を備え、前記ガイドレールに対してこの対向する磁極の対向方向及び当該対向方向と直交する方向とに吸引力が作用するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ案内装置。
【請求項５】
前記磁石ユニットは、前記電磁石と前記永久磁石とを備えたＵ字形状の一対の複合磁石から構成されていることを特徴とする請求項４に記載のエレベータ案内装置。
【請求項６】
前記磁石ユニットは、前記電磁石と前記永久磁石とを備えたＵ字形状の一対の複合磁石から構成され、前記ガイドレールは、当該磁石ユニットの磁極と対向する部分が凸形状をしていることを特徴とする請求項４に記載のエレベータ案内装置。
【請求項７】
前記センサ部は、前記ガイドレールと前記磁石ユニットの水平面における位置関係を検出することを特徴とする請求項１に記載のエレベータ案内装置。
【請求項８】
前記センサ部は、前記電磁石の励磁電流を検出することを特徴とする請求項１に記載のエレベータ案内装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレベータかごのような移動体を能動的に案内するエレベータ案内装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にエレベータは、昇降手段によりワイヤに吊されたエレベータかごを、エレベータシャフト内に垂直に敷設されたガイドレールをガイドにして昇降させる。エレベータかごはワイヤで吊されているため、負荷荷重の不平衡や乗客の移動により揺動するが、ガイドレールによってガイドすることでこのような揺動を抑制するのである。
【０００３】
そしてガイドレールにガイドさせるエレベータ案内装置は、従来、ガイドレールに接する車輪とサスペンションとで構成されたものが用いられていたが、ガイドレールの歪みや継ぎ目に起因する振動や雑音が車輪を通して乗客に伝わり、エレベータの快適性を損なう一因となっていた。
【０００４】
こうした問題点を解決するために、エレベータかごに電磁石を搭載し、鉄製のガイドレールに対して電磁石の吸引力を作用させ、非接触でかごの案内を行う方式が種々提案されている（例えば、特開昭５１−１１６５４８号公報、特開平０６−３３６３８３号公報、特開平０７−１８７５５２号公報）。
【０００５】
中でも、特開平０７−１８７５５２号公報には、Ｅ字形状の鉄心に一対のコイルを巻いて電磁石を形成し、これによりエレベータかごの磁気案内を行う技術が開示されている。この技術により、快適な乗り心地を提供すると共に、磁石ユニットの部品点数を減らして構造の簡素化を図り、信頼性を向上させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のエレベータ案内装置では、次のような問題点があった。エレベータかごの案内は、ガイドレールに対して追従性を高くすると、昇降時にガイドレールの歪みにかごが追従して揺れが生じ、乗り心地が著しく損なわれることになる。このため、案内装置にはかごを低剛性で案内することが要求される。反面、かごを低剛性で案内すると、案内方向の外力に対してかごの横揺れ幅が大きくなるので案内装置には大きなストロークが必要となる。そして、磁気案内で大きなストロークを実現するためには、ガイドレールと磁石ユニットとの間の空隙を広くする必要があるが、空隙を広くすると磁気抵抗の増加により磁束が減少し、案内力は磁束の２乗に比例して著しく減少する。
【０００７】
一方、電磁石から成る磁石ユニットでは、ガイドレールに作用する吸引力はおおむね浮上ギャップ長の２乗に反比例し、励磁電流の２乗に比例する。一般に電磁石の吸引力制御では、線形制御を施すことが広く行われている。この場合、エレベータかごが適正位置にあっても、次のような理由で電磁石はあらかじめ所定値の電流で励磁されていることが必要となる。
【０００８】
いま、エレベータかごが適正位置にあるとき、本来ならば案内力が不要であるため、電磁石の励磁電流をゼロとすればよいと思われるが、磁石ユニットの吸引力が励磁電流の２乗に比例するため、この適正位置で、しかも励磁電流がゼロの状態を定常浮上状態として吸引力の線形近似を行うと、空隙長の微小変動分及び励磁電流の微小変動分の係数項、すなわち、磁石ユニットの吸引力をｆ、空隙長をｘ、励磁電流をｉとした場合の吸引力ｆの空隙長ｘと励磁電流ｉに関する偏微分∂ｆ／∂ｘ，∂ｆ／∂ｉの項がゼロになるため、線形制御系を設計することが不可能となる。
【０００９】
さらに、良好な線形制御性能を得るためには、∂ｆ／∂ｘ，∂ｆ／∂ｉの大きさがある程度大きいことが必要となるが、これらの大きさが空隙長に反比例し、起磁力、すなわち励磁電流と電磁石コイル巻回数との積に比例するため、励磁電流若しくは巻回数を大きくして∂ｆ／∂ｘ，∂ｆ／∂ｉに適当な大きさを与えてやることが必要となる。つまり、電磁石で案内装置を構成すると、制御性能の良い低剛性の案内装置を実現するためには、あらかじめ電磁石を大きな励磁電流で励磁するか、巻回数の多い電磁石コイルを用いることが不可欠となる。
【００１０】
しかし、励磁電流を大きくすると、電磁石が発熱するため、冷却機構が必要となる。また、コイルの巻回数を増やすと電磁石が大型化して重量も増大する。いずれにせよ、電磁石で構成される磁石ユニットでは、装置が大型化すると共に重くなり、結局、エレベータシステム全体が大掛かりになり、コストも高くなるという問題が生じることになる。
【００１１】
一方、磁石ユニットの発熱を抑える技術としては、例えば、特開昭６０−３２５８１号公報や特開昭６１−１０２１０５号公報の開示されているように、上述の電磁石の起磁力を永久磁石に置き換え、磁石ユニットとガイドレールとの間の空隙において電磁石と永久磁石との作るそれぞれの磁路を共有させる磁石ユニットの構造が知られている。これらの技術は、物品の非接触搬送を可能にする技術であるため、磁石ユニットのガイドレールに作用する吸引力の上下方向成分と重力とをバランスさせることに主眼が置かれている。したがって、少なくとも１本のガイドレールに対して磁石ユニットは一方向のみから吸引力を作用させて被支持体の重量を支えると共に磁石ユニットとガイドレールとの幅を同等にして磁石ユニットがガイドレールに対して発生するならい力で被支持体をガイドレールに対して案内する構成となっている。
【００１２】
一般に、エレベータではかごの自重はワイヤーロープで支持するため、ガイドレールはかごの案内に必要な力を受け止められれば十分であり、ガイドレールの敷設コストを下げるため、その据付け剛性は必ずしも高くはない。このような特徴を持つエレベータに対して、磁石ユニットの吸引力を一方向から作用させると、ガイドレールの据付け位置が狂い、つなぎ目での段差やガイドレールの直線性の悪化が生じて、結局は快適な乗り心地が大きく損なわれるという問題が生じてくる。
【００１３】
加えて、ガイドレールに作用する吸引力を減少させるために磁石ユニットとガイドレールとの間の空隙を広くすると、磁石ユニットのならい力が減少し、ならい力による案内がほとんど期待できなくなる。ならい力による案内ができないと別に案内用の磁石ユニットを設けなければならず、装置が大形化すると共に重くなり、結局、エレベータシステム全体が大掛かりになり、コストも高くなるという問題も生じることになる。
【００１４】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、エレベータかごの揺れの抑制が効果的に行えて乗り心地の改善が図れ、また装置構造の小形化、簡素化が図れ、コスト低減が可能なエレベータ案内装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のエレベータ案内装置は、上下方向に敷設されたガイドレールと、前記ガイドレールに沿って昇降する移動体と、前記移動体に搭載され、前記ガイドレールと空隙を介して対向する磁極を有すると共にこれら磁極のうち少なくとも２つの磁極による前記ガイドレールに作用する吸引力が互いに逆向きとなるように構成又は配置された複数の電磁石、及び前記空隙において前記電磁石と磁路を共有するように配置され、前記移動体を案内するのに必要な起磁力を供給する永久磁石を有する複数の磁石ユニットと、前記電磁石が前記空隙及び前記ガイドレールと形成する磁気回路の前記空隙における状態を検出するセンサ部と、前記センサ部の出力に基づいて前記複数の磁石ユニットの各々における前記電磁石の励磁電流を制御して前記磁気回路を安定化させ、前記ガイドレールに沿った前記移動体の移動方向と直交する２方向の運動に寄与する前記複数の電磁石の励磁電流を制御して前記空隙を調整することにより、前記磁石ユニット各々における前記電磁石の励磁電流をゼロに収束させ、前記移動体を前記ガイドレールに対して非接触で案内する案内制御手段とを備えたものである。
【００１７】
ここで、前記磁石ユニットには、前記空隙中の磁束が互いにほぼ直交する極性の異なる磁極を備えたものを採用できる。
【００１８】
また前記磁石ユニットには、前記ガイドレールを介して互いに対向する同極の第１の磁極と、この第１の磁極同士の中間に位置すると共にこの第１の磁極とは異なる極性の第２の磁極とを有し、全体としてＥ字形状に構成されたものを採用できる。
【００１９】
さらに、前記磁石ユニットには、前記ガイドレールを介して互いに同極同士が対向する磁極を備え、前記ガイドレールに対してこの対向する磁極の対向方向及び当該対向方向と直交する方向とに吸引力が作用するように配置したものを採用できる。
【００２０】
また、前記磁石ユニットには、前記電磁石と前記永久磁石とを備えたＵ字形状の一対の複合磁石から構成されたものを採用できる。
【００２１】
またさらに、前記磁石ユニットには、前記電磁石と前記永久磁石とを備えたＵ字形状の一対の複合磁石から構成され、前記ガイドレールが、当該磁石ユニットの磁極と対向する部分が凸形状をしているものを採用できる。
【００２２】
さらにまた、前記センサ部には、前記ガイドレールと前記磁石ユニットの水平面における位置関係を検出するものを採用できる。
【００２３】
加えて、前記センサ部には、前記電磁石の励磁電流を検出するものを採用できる。
【００２４】
本発明のエレベータ案内装置では、上下方向に敷設されたガイドレールに対して電磁石を備えた磁石ユニットにより磁気的に非接触でエレベータかごを案内する。このエレベータかごの案内は、何らかの原因でかごが揺動した場合、その揺動を検出し、電磁石の励磁電流を揺動に対して変化させ、ガイドレールに磁石ユニットの吸引力を作用させることによって行う。かごの揺動は、ガイドレールと磁石ユニットとの間の空隙長の変化に起因する磁気回路の磁気抵抗を変化させると共に、電磁石の励磁電流は磁気回路の起磁力を変動させる。このため、かごの案内制御では、空隙長若しくは励磁電流を検出し、これらの値に基づいて計算された電流若しくは電圧で電磁石を励磁することが必要となる。その際、乗り心地を低下することなく、揺動が減衰するように案内制御が行われることが望ましい。そのためには、ガイドレールに作用する磁石ユニットの吸引力が電磁石で制御しやすいことが必要となる。
【００２５】
そこで、磁石ユニットにはガイドレールと電磁石との間の空隙において、磁路を共有する永久磁石も備えれば、ガイドレールと磁石ユニットとの間の空隙において磁石ユニットの電磁石と永久磁石の磁路が共有されるため、エレベータかごが適正位置にあり、案内力が不要の場合に電磁石励磁電流をゼロにしても、磁石ユニットの吸引力をｆ、空隙長をｘ、励磁電流をｉとして、∂ｆ／∂ｘ，∂ｆ／∂ｉの項がゼロとなることがない。このため、線形制御系を設計することが可能となる。
【００２６】
ここで、磁石ユニットの永久磁石に、例えば、サマリウム・コバルトやネウジウム・鉄・ボロンを主成分とする残留磁束密度と保磁力の大きな永久磁石を採用すれば、∂ｆ／∂ｘ，∂ｆ／∂ｉの項に十分な大きさを与えることができ、良好な線形制御性能が得られる。
【００２７】
また、エレベータかごの案内は、ガイドレールに対する追従性を高くし過ぎると、昇降時にガイドレールの歪みにかごが追従して揺れが生じ、乗り心地が著しく損なわれることになる。このため、案内装置にはかごを低剛性で案内することが要求されるが、かごを低剛性で案内した場合、案内方向の外力に対してかごの横揺れ幅が大きくなるので、案内装置には大きなストロークが必要となる。磁気案内で大きなストロークを実現するためには、ガイドレールと磁石ユニットとの空隙を広くする必要があるが、空隙中で永久磁石と電磁石との磁路が共有されると、永久磁石の磁極間の長さをｌｍとして吸引力ｆが（１＋ｘ／ｌｍ）の２乗に反比例するため、ｘに比べてｌｍが同等以上の大きさであれば空隙ｘを広くしても十分な案内力を与えるように作用する。つまり、電磁石と永久磁石との磁路が空隙で共有されるように案内装置を構成すると、制御性能の良い、低剛性の案内装置が実現できる。
【００２８】
加えて、ガイドレールを介して磁極が対向するように磁石ユニットを配置することにより、対向する磁極がガイドレールに作用する吸引力の一部又は全部が相殺されるので、残留磁束密度や保磁力の大きな永久磁石を使用してもガイドレールに大きな吸引力が一方向から作用することがなくなり、ガイドレールの据付け位置が狂ったり、つなぎ目での段差やガイドレールの直線性の悪化が生じることもない。その結果、ガイドレールの敷設強度を下げることができ、エレベータシステムのコストを下げることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１〜図４には本発明のエレベータ案内装置の第１の実施の形態の構成を示している。図１に示すように、エレベータシャフト１の内面に所定の取付け方法で強磁性体のガイドレール２，２′が取付けられている。このガイドレール２，２′に沿って、例えばロープ３の巻上げなどの従来同様の駆動手段（図示せず）によって移動体４が昇降する。
【００３０】
移動体４には、人や荷物を載せる乗りかご１０と案内ユニット５ａ〜５ｄとが取付けられ、案内ユニット５ａ〜５ｄに所定の位置関係を保たせる強度を有するフレーム部１１が備えられている。
【００３１】
案内ユニット５ａ〜５ｄそれぞれは、このフレーム部１１の上下の四隅それぞれに取付けられていて、ガイドレール２，２′に対向している。図３及び図４に詳しいように、案内ユニット５ａ〜５ｄ（図３及び図４では案内ユニット５ｂが代表として示してあるが、他も構造は同じである）は非磁性材、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、プラスチック製の台座１２にｘ方向ギャップセンサ１３、ｙ方向ギャップセンサ１４及び磁石ユニット１５ｂを取付けた構造である。
【００３２】
磁石ユニット１５ｂは中央鉄心１６、永久磁石１７，１７′、電磁石１８，１８′で構成されており、永久磁石１７，１７′の同極同士が中央鉄心１６を介して向かい合う状態で全体としてＥ字形状に組み立てられている。電磁石１８，１８′はＬ字形状の鉄心１９，１９′をコイル２０，２０′に挿入後、鉄心１９，１９′の先端部に平板形状の鉄心２１，２１′を取付けた構造である。なお、図３に詳しいように、中央鉄心１６及び電磁石１８，１８′の先端部には固体潤滑部材２２を取付けて、電磁石１８，１８′が励磁されていないときに永久磁石１７，１７′の吸引力で磁石ユニット１５ｂがガイドレール２′に吸着しないようにしてある。この固体潤滑部材２２には、例えば、テフロン、黒鉛若しくは二硫化モリブデンを含有する材料が用いられる。
【００３３】
以下では、説明の簡単化のために、主要部分を示す符号に案内ユニット５ａ〜５ｄそれぞれに属するものを識別するために必要に応じてａ〜ｄのアルファベットを添字に付して説明する。
【００３４】
磁石ユニット１５ｂでは、コイル２０，２０′を個別に励磁することによりガイドレール２′に作用する吸引力をｙ方向とｘ方向に関して個別に制御する。すなわち、図４及び図５に示すように、永久磁石１７，１７′の分極方向の長さをｌｍ、保磁力をＨｍ、永久磁石１７−電磁石１８−ガイドレール２′−中央鉄心１６を含む磁気回路Ｍｃｂにおける電磁石１８とガイドレール２′とのギャップＧｂの磁気抵抗をＲｇｂ１、永久磁石１７′−電磁石１８′−ガイドレール２′−中央鉄心１６を含む磁気回路Ｍｃｂ′における電磁石１８′とガイドレール２′とのギャップＧｂ′の磁気抵抗をＲｇｂ２、中央鉄心１６とガイドレール２′とのギャップＧｂ″の磁気抵抗をＲｇｂ３、コイル２０，２０′の巻数をＮ、コイル２０，２０′の起磁力に起因する漏れ磁束に関わる磁気回路Ｍｌｂ，Ｍｌｂ′の磁気抵抗を共にＲｃｌ、永久磁石１７，１７′中の磁気抵抗を共にＲｐ、永久磁石１７，１７′の起磁力に起因する漏れ磁束に関わる磁気回路Ｍｐｂ，Ｍｐｂ′の磁気抵抗を共にＲｐｌ、磁気回路Ｍｃｂ，Ｍｃｂ′が磁路を共有する鉄心中の磁気抵抗をＲｉｃ、共有しない部分の鉄心中の磁気抵抗を共にＲｉｄ、コイル２０，２０′のコイル励磁電流をｉｂ１，ｉｂ２、磁気回路Ｍｃｂ，Ｍｃｂ′の主磁束をΦｂ１，Φｂ２、磁気回路Ｍｌｂ，Ｍｌｂ′の主磁束をΦｌｂ１，Φｌｂ２、磁気回路Ｍｐｂ，Ｍｐｂ′の主磁束をΦｐｂ１，Φｐｂ２とすると、磁気閉回路Ｍｃｂ，Ｍｃｂ′，Ｍｌｂ，Ｍｌｂ′，Ｍｐｂ，Ｍｐｂ′について、次の数１式の磁気回路方程式が成立する。
【００３５】
【数１】
0004097848.tif 000002
上記数１式中、Ｒｇｂ１，Ｒｇｂ２は、磁石ユニット１５ｂがｙ方向に動くときに変動し、Ｒｇｂ３はｘ方向に動くときに変動する。真空の透磁率をμ０、磁気抵抗Ｒｇｂ１，Ｒｇｂ２を形成する磁路の断面積をＳｙ、磁気抵抗Ｒｇｂ３を形成する磁路の断面積をＳｘ、磁気抵抗Ｒｐを形成する磁路の断面積をＳｐ、Ｒｇｂ１及びＲｇｂ２のギャップ長の総和をｌｒとすれば、ギャップＧｂとＧｂ′におけるギャップ長が等しいときの磁石ユニット１５ｂの位置をｙ方向の原点として、Ｒｇｂ１，Ｒｇｂ２，Ｒｇｂ３及びＲｐは、次の数２式で表わされる。
【００３６】
【数２】
0004097848.tif 000003
ただし、ｘｂは磁石ユニット１５ｂのＧｂ″におけるギャップ長、ｙｂは原点からのｙ方向移動距離である。
【００３７】
いま、簡単のために、鉄心中の磁気抵抗Ｒｉｄ，Ｒｉｃ及び漏れ磁束Φｌｂ，Φｐｂ１，Φｐｂ２を十分に小さいとすると、数１式より磁気回路Ｍｃｂ，Ｍｃｂ′の主磁束Φｂ１，Φｂ２はｘｂ，ｙｂ，ｉｂ１，ｉｂ２の関数として、次の数３式のように計算される。
【００３８】
【数３】
0004097848.tif 000004
磁石ユニット１５ｂのギャップＧｂ，Ｇｂ′，Ｇｂ″におけるそれぞれの吸引力Ｆｂ１，Ｆｂ２，Ｆｂ３は、
【数４】
0004097848.tif 000005
であるから、磁石ユニット１５ｂに作用するｘ方向の力Ｆｘｂ、ｙ方向に作用する力Ｆｙｂはそれぞれ、次の数５式となる。
【００３９】
【数５】
0004097848.tif 000006
ここで、電磁石１８，１８′の励磁電流ｉｂ１，ｉｂ２がゼロで、ギャップ長Ｇｂ″がｘ０、ｙ軸の原点（ｙ＝０）に磁石ユニット１５ｂがあるときのｘｂ，ｙｂ，ｉｂ１，ｉｂ２の微小変動ｄｘｂ，ｄｙｂ，ｄｉｂ１，ｄｉｂ２に対する吸引力Ｆｘｂ，Ｆｙｂの微小変動ｄＦｘｂ，ｄＦｙｂを調べると、数５式をオイラー展開して一次近似することにより、
【数６】
0004097848.tif 000007
【数７】
0004097848.tif 000008
を得る。
【００４０】
以上のことから、Ｆｘｂは磁石ユニット１５ｂがｙ方向に多少移動しても変化のないこと、Ｆｙｂは磁石ユニット１５ｂがｘ方向に多少移動しても変化のないことが分かる。また、
【数８】
0004097848.tif 000009
であることから、Ｆｘについては（ｉｂ１＋ｉｂ２）、Ｆｙについては（ｉｂ１−ｉｂ２）とすれば、ＦｘとＦｙを個別に制御できることが分かる。さらに、すべての偏微分項に永久磁石１７，１７′の起磁力Ｈｍｌｍが係数として含まれていることから、磁石ユニット１５ｂに永久磁石が含まれず、起磁力がゼロであればすべての偏微分項がゼロとなり、吸引力の制御ができないことが分かる。つまり、電磁石のみで磁石ユニットを構成し、電磁石の励磁電流で吸引力を制御する場合、励磁電流がゼロとなる状態の近傍では吸引力の制御ができないことになる。永久磁石として、例えば、サマリウム・コバルトやネウジウム・鉄・ボロンを主成分とする残留磁束密度と保磁力の大きなものを選択すれば、数６式、数７式のすべての偏微分項に十分な大きさが与えられ、電磁石励磁電流での吸引力制御が容易となる。以下では、簡略化のために、定常点ｘ＝ｘ０，ｙ＝０，ｉｂ１＝０，ｉｂ２＝０における偏微分の（ ）を省略して表記する。
【００４１】
磁石ユニット１５ａ，１５ｃ，１５ｄについてもｘ軸方向の吸引力Ｆｘａ，Ｆｘｃ，Ｆｘｄ、ｙ軸方向の吸引力をＦｙａ，Ｆｙｃ，Ｆｙｄとすれば、同様にして、
【数９】
0004097848.tif 000010
【数１０】
0004097848.tif 000011
を得る。
【００４２】
ただし、磁石ユニット１５ａ〜１５ｄそれぞれの偏微分は、ｘａ＝ｘ０，ｙａ＝０，ｉａ１＝０，ｉａ２＝０，ｘｂ１＝ｘ０，ｙｂ＝０，ｉｂ１＝０，ｉｂ２＝０，ｘｃ＝ｘ０，ｙｃ＝０，ｉｃ１＝０，ｉｃ２＝０，ｘｄ＝ｘ０，ｙｄ＝０，ｉｄ１＝０，ｉｄ２＝０におけるものである。
【００４３】
一方、主磁束Φｂ１，Φｂ２について、ｘ，ｙ，ｉｂ１，ｉｂ２に関しての微小変動を調べると、
【数１１】
0004097848.tif 000012
【数１２】
0004097848.tif 000013
となる。
【００４４】
微小変動分をΔとして、電磁石コイル２０，２０′に流れる電流ｉｂ１，ｉｂ２は、次の数１３，１４式の電圧方程式、
【数１３】
0004097848.tif 000014
【数１４】
0004097848.tif 000015
に従うので、吸引力ＦｘとＦｙを個別に制御する場合の励磁電流における電圧方程式は励磁電流の条件が（ｉｂ１＋ｉｂ２）の場合が、
【数１５】
0004097848.tif 000016
となり、電流条件が（ｉｂ１−ｉｂ２）の場合が、
【数１６】
0004097848.tif 000017
となる。
【００４５】
同様にして、磁石ユニット１５ａ，１５ｃ，１５ｄについても、（ｉａ１＋ｉａ２），（ｉｂ１＋ｉｂ２），（ｉｃ１＋ｉｃ２）の場合の電圧方程式は、
【数１７】
0004097848.tif 000018
【数１８】
0004097848.tif 000019
【数１９】
0004097848.tif 000020
となり、（ｉａ１−ｉａ２），（ｉｃ１−１ｃ２），（ｉｄ１−ｉｄ２）の場合が、
【数２０】
0004097848.tif 000021
【数２１】
0004097848.tif 000022
【数２２】
0004097848.tif 000023
となる。また、磁石ユニット１５ａ〜１５ｄの主磁束Φａ１，Φａ２，Φｂ１，Φｂ２，Φｃ１，Φｃ２，Φｄ１，Φｄ２の関係は、次の数２３，２４式となる。
【００４６】
【数２３】
0004097848.tif 000024
【数２４】
0004097848.tif 000025
上記構造の案内ユニット５ａ〜５ｄの各吸引力は図６に示す構成の制御装置３０によって制御され、移動体４がガイドレール２，２′に対して非接触に案内される。
【００４７】
制御装置３０は図１では分割して示してあるが、回路機能的には図６に示すように全体で１つのものである。この制御装置３０について、以下に説明する。なお、ブロック図において矢印線は信号経路を示し、棒線はコイル２０周辺の電力経路を示している。制御装置３０は、乗りかご１０に取付けられていて、磁石ユニット１５ａ〜１５ｄによって形成される磁気回路中の起磁力あるいは磁気抵抗、若しくは移動体４の運動の変化を検出するセンサ部３１と、このセンサ部３１からの信号に基づいて移動体４を非接触に案内させるべく各コイル２０ａ，２０′ａ〜２０ｄ，２０′ｄに対する印加電圧を演算する演算回路３２と、この演算回路３２の出力に基づいて各コイルに電力を供給するパワーアンプ３３ａ，３３′ａ〜３３ｄ，３３′ｄとで構成されており、これらで４つの磁石ユニット１５ａ〜１５ｄの吸引力をｘ軸、ｙ軸について独立に制御している。
【００４８】
電源３４は、パワーアンプ３３ａ，３３′ａ〜３３ｄ，３３′ｄに電力を供給すると同時に、演算回路３２及びｘ方向ギャップセンサ１３ａ，１３′ａ〜１３ｄ，１３′ｄ、ｙ方向ギャップセンサ１４ａ，１４′ａ〜１４ｄ，１４′ｄに一定電圧の電力を供給する定電圧発生装置３５にも電力を供給している。電源３４はパワーアンプ３３に電力を供給するため、照明やドアの開閉のために電源線（図示せず）でエレベータシャフト１外から供給される交流をパワーアンプへの電力供給に適した直流に変換する機能を有している。
【００４９】
定電圧発生装置３５は、パワーアンプ３３ａ，３３′ａ〜３３ｄ，３３′ｄへの大電流の供給などにより電源３４の電圧が変動しても、常に一定の電圧で演算回路３２及びギャップセンサ１３，１４に電力を供給するため、演算回路３２及びギャップセンサ１３，１４は常に正常に動作する。
【００５０】
センサ部３１は、ｘ方向ギャップセンサ１３ａ，１３′ａ〜１３ｄ，１３′ｄと、ｙ方向ギャップセンサ１４ａ，１４′ａ〜１４ｄ，１４′ｄと、各コイル２０ａ，２０′ａ〜２０ｄ，２０′ｄの電流値を検出する電流検出器３６ａ，３６′ａ〜３６ｄ，３６′ｄとで構成されている。
【００５１】
演算回路３２は、図１に示した運動座標系ごとに移動体４の磁気案内制御を行っている。すなわち、移動体４の重心のｙ座標に沿った左右動を表すｙモード（前後動モード）、ｘ座標に沿った左右動を表すｘモード（左右動モード）、移動体４の重心周りのローリングを表すθモード（ロールモード）、移動体４の重心周りのピッチングを表すξモード（ピッチモード）、移動体４の重心周りのヨーイングを表すψモード（ヨーモード）である。これらのモードに加え、磁石ユニット１５ａ〜１５ｄがガイドレール２，２′に及ぼす全吸引力、磁石ユニット１５ａ〜１５ｄがフレーム部１１に及ぼすｙ軸周りのねじれトルク、磁石ユニット１５ａ，１５ｄのペア、及び磁石ユニット１５ｂ，１５ｃのペアがフレーム部１１に及ぼすローリングトルクでフレーム部１１を左右対称に歪ませる歪力に関する３つのモード、すなわち、ζモード（全吸引モード）、δモード（ねじれモード）、γモード（歪みモード）についても案内制御を行っている。したがって、制御回路３２は全部で８つのモードに対して磁石ユニット１５ａ〜１５ｄのコイル電流をゼロに収束させることでにより、積荷の重量にかかわらず永久磁石１７，１７′の吸引力だけで移動体４を安定に支持する、いわゆるゼロパワー制御を施して案内制御を行うのである。
【００５２】
この案内制御方式については、特開平６−１７８４０９号公報に詳細に述べられているが、本実施の形態では４つの磁石ユニット１５ａ〜１５ｄで移動体４の案内制御を行うため、ここでこの制御がいかなる理論に基づくものかを説明する。
【００５３】
いま、説明を簡単化するために、移動体４の四隅に配置された磁石ユニット１５ａ〜１５ｄの中心間を結ぶ対角線の交点を通る鉛直線上に移動体４の重心があるものとする。この重心をｘ，ｙ及びｚ軸の座標原点とし、移動体４の運動にかかわる磁気浮上制御系の各モードにおける運動方程式並びに磁石ユニット１５ａ〜１５ｄの電磁石１８，１８′に印加される励磁電圧の電圧方程式を定常浮上状態の近傍で線形化すると、次の数２５式〜数２９式が導出される。
【００５４】
【数２５】
0004097848.tif 000026
【数２６】
0004097848.tif 000027
【数２７】
0004097848.tif 000028
【数２８】
0004097848.tif 000029
【数２９】
0004097848.tif 000030
ただし、Ｍは移動体４の質量、Ｉθ，Ｉξ，Ｉψはそれぞれｙ軸、ｘ軸及びｚ軸周りの移動体慣性モーメント、Ｕｙ，Ｕｘはｙモード、ｘモードにおける外力の総和、Ｔθ，Ｔξ，Ｔψはそれぞれθモード、ξモード及びψモードにおける外乱トルクの総和、記号「′」は時間微分ｄ／ｄｔ、記号「″」は２階時間微分ｄ２／ｄｔ２、Δは定常浮上状態近傍の微小変化量、Ｌｘ０は定常浮上状態における個々の電磁石コイル２０，２０′の自己インダクタンス、Ｍｘ０は定常浮上状態における磁石ユニット１５ａ〜１５ｄの電磁石コイル２０，２０′同士の相互インダクタンス、Ｒは電磁石コイル２０，２０′の抵抗、Ｎは電磁石コイル２０，２０′の巻回数、ｉｙ，ｉｘ，ｉθ，ｉξ，ｉψはそれぞれｙ，ｘ，θ，ξ，ψモードのコイル励磁電流、ｅｙ，ｅｘ，ｅθ，ｅξ，ｅψはそれぞれｙ，ｘ，θ，ξ，ψモードのコイル励磁電圧、ｌθは磁石ユニット１５ａ，１５ｄ間、磁石ユニット１５ｂ，１５ｃ間のスパン、ｌψは磁石ユニット１５ａ，１５ｂ間、磁石ユニット１５ｃ，１５ｄ間のスパンを表す。
【００５５】
また、残りのζ，δ，γモードにおける電圧方程式を記述すると、次のようになる。
【００５６】
【数３０】
0004097848.tif 000031
【数３１】
0004097848.tif 000032
【数３２】
0004097848.tif 000033
これらの数式中、ｙは車両重心のｙ軸方向移動量、ｘは車両重心のｘ軸方向移動量、θはｙ軸周りのロール角、ξはｘ軸周りのピッチ角、ψはｚ軸周りのヨー角であり、各モードにおける電磁石の励磁電圧及び同励磁電流はｅ，ｉにそれぞれのモードｙ，ｘ，θ，ξ，ψの記号を添えて表記している。さらに、各磁石ユニット１５ａ〜１５ｄの電磁石励磁電圧及び励磁電流ｅ，ｉにそれぞれの磁石ユニットの記号ａ〜ｄを付して表記しており、磁石ユニット１５ａ〜１５ｄに関する浮上ギャップ長ｘａ〜ｘｄ，ｙａ〜ｙｄは、次の数３３式によりｙ，ｘ，θ，ξ，ψに座標変換される。
【００５７】
【数３３】
0004097848.tif 000034
また、磁石ユニット１５ａ〜１５ｄに関する励磁電流ｉａ１，ｉａ２〜ｉｄ１，ｉｄ２は、次の数３４式により各モードごとの励磁電流ｉｙ，ｉｘ，ｉθ，ｉξ，ｉψ及びｉζ，ｉδ，ｉγに座標変換される。
【００５８】
【数３４】
0004097848.tif 000035
さらに、各モードの磁気浮上系への制御入力、つまり、演算回路３２の出力となる電磁石励磁電圧ｅｙ，ｅｘ，ｅθ，ｅξ，ｅψ及びｅζ，ｅδ，ｅγは、次の数３５式により、磁石ユニット１５ａ〜１５ｄの各コイル２０，２０′への励磁電圧に逆変換される。
【００５９】
【数３５】
0004097848.tif 000036
ｙモード、ｘモード、θモード、ξモード及びψモードの５モードについては、移動体４の運動方程式と電圧方程式がペアになっており、数２５式〜数２９式は、次の数３６式の状態方程式にまとめることができる。
【００６０】
【数３６】
0004097848.tif 000037
ただし、ｘ３（ベクトル），Ａ３（ベクトル），ｂ３（ベクトル），ｄ３（ベクトル），ｕ３は、次のように定義される。
【００６１】
【数３７】
0004097848.tif 000038
そして、ｅ３はそれぞれのモードを安定化するための制御電圧、
【数３８】
0004097848.tif 000039
である。
【００６２】
一方、数３０式〜数３２式も、状態変数を、
【数３９】
0004097848.tif 000040
と定義することにより、状態方程式を次の数４０式の形にまとめることができる。
【００６３】
【数４０】
0004097848.tif 000041
ここで、各モードの制御回路３２のオフセット電圧をｖζ，ｖδ，ｖγとすれば、Ａｌ，ｂｌ，ｄｌ，ｕｌは、
【数４１】
0004097848.tif 000042
と表わされる。そして、ｅｌは各モードの制御電圧、
【数４２】
0004097848.tif 000043
である。
【００６４】
上記の数３６式の状態方程式は、次の数４３式のフィードバックにより、ゼロパワー制御が達成できる。
【００６５】
【数４３】
0004097848.tif 000044
ただし、比例ゲインをＦａ，Ｆｂ，Ｆｃ、積分ゲインをＫｃとして、
【数４４】
0004097848.tif 000045
である。
【００６６】
同様に、数４０式の状態方程式は、次の数４５式のフィードバックにより、ゼロパワー制御が達成できる。
【００６７】
【数４５】
0004097848.tif 000046
ただし、Ｆｌは比例ゲイン、Ｋｌは積分ゲインである。
【００６８】
演算回路３２は、上述のゼロパワー制御を達成するもので、図６に示すように、減算器４１ａ〜４１ｈ、減算器４２ａ〜４２ｈ、減算器４３ａ〜４３ｈ、平均演算回路４４ｘ，４４ｙ、ギャップ長偏差座標変換回路４５、電流偏差座標変換回路４６、制御電圧演算回路４７及び制御電圧座標逆変換回路４８から構成されている。なお、後述の説明のために、これらギャップ長偏差座標変換回路４５、電流偏差座標変換回路４６、制御電圧演算回路４７、制御電圧座標逆変換回路４８をまとめて案内制御演算部５０とする。
【００６９】
減算器４１ａ〜４１ｈは、ｘ方向ギャップセンサ１３ａ，１３′ａ〜１３ｄ，１３′ｄからのギャップ長信号ｇｘａ１，ｇｘａ２〜ｇｘｄ１，ｇｘｄ２よりそれぞれのギャップ長設定値ｘａ０１，ｘａ０２〜ｘｄ０１，ｘｄ０２を減算してｘ方向ギャップ長偏差信号Δｇｘａ１，Δｇｘａ２〜Δｇｘｄ１，Δｇｘｄ２を演算する。減算器４２ａ〜４２ｈは、磁石ユニット１５ａ〜１５ｄのｙ方向ギャップ長設定値ｙａ０１，ｙａ０２〜ｙｄ０１，ｙｄ０２よりｙ方向ギャップセンサ１４ａ，１４′ａ〜１４ｄ，１４′ｄからのギャップ長信号ｇｙａ１，ｇｙａ２〜ｇｙｄ１，ｇｙｄ２を減算してｙ方向ギャップ長偏差信号Δｇｙａ１，Δｇｙａ２〜Δｇｙｄ１，Δｇｙｄ２を演算する。減算器４３ａ〜４３ｈは、電流検出器３６ａ，３６′ａ〜３６ｄ，３６′ｄからの励磁電流検出信号ｉａ１，ｉａ２〜ｉｄ１，ｉｄ２よりそれぞれの電流設定値ｉａ０１，１ａ０２〜ｉｄ０１，ｉｄ０２を減算して電流偏差信号Δｉａ１，Δｉａ２〜Δｉｄ１，Δｉｄ２を演算する。
【００７０】
平均演算回路４４ｘ，４４ｙは、ｘ方向ギャップ長偏差信号Δｇｘａ１，Δｇｘａ２〜Δｇｘｄ１，Δｇｘｄ２及びｙ方向ギャップ長偏差信号Δｇｙａ１，Δｇｙａ２〜Δｇｙｄ１，Δｇｙｄ２を磁石ユニット１５ａ〜１５ｄごとに平均してｘ方向ギャップ長偏差信号Δｘａ〜Δｘｄ及びｙ方向ギャップ長偏差信号Δｙａ〜Δｙｄを出力する。
【００７１】
ギャップ長偏差座標変換回路４５は、ギャップ長偏差信号Δｙａ〜Δｙｄから移動体４の重心のｙ方向の移動量Δｙ、ギャップ長偏差信号Δｘａ〜Δｘｄから移動体４の重心のｘ方向の移動量Δｘ、同重心のθ方向（ロール方向）の回転角Δθ、移動体４のξ方向（ピッチ方向）の回転角Δξ、移動体４のψ方向（ヨー方向）の回転角Δψを数３３式に基づいて演算する。
【００７２】
電流偏差座標変換回路４６は、電流偏差信号Δｉａ１，Δｉａ２〜Δｉｄ１，Δｉｄ２より移動体４の重心のｙ方向の運動にかかわる電流偏差Δｉｙ、ｘ方向の運動にかかわる電流偏差Δｉｘ、同重心の周りのローリングにかかわる電流偏差Δｉθ、移動体４のピッチングにかかわる電流偏差Δｉξ、同重心の周りのヨーイングにかかわる電流偏差Δｉψ、移動体４に応力をかけるζ，δ，γに関する電流偏差Δｉζ，Δｉδ，Δｉγを数３４式に基づいて演算する。
【００７３】
制御電圧演算回路４７は、ギャップ長偏差座標変換回路４５及び電流偏差座標変換回路４６の出力Δｙ，Δｘ，Δθ，Δξ，Δψ，Δｉｙ，Δｉｘ，Δｉθ，Δｉξ，Δｉψ，Δｉζ，Δｉδ，Δｉγよりｙ，ｘ，θ，ξ，ψ，ζ，δ，γの各モードにおいて移動体４を安定に磁気浮上させるモード別電磁石制御電圧ｅｙ，ｅｘ，ｅθ，ｅξ，ｅψ，ｅζ，ｅδ，ｅγを演算する。制御電圧座標逆変換回路４８は、制御電圧演算回路４７の出力ｅｙ，ｅｘ，ｅθ，ｅξ，ｅψ，ｅζ，ｅδ，ｅγより数３５式に基づいて磁石ユニット１５ａ〜１５ｄのそれぞれの電磁石励磁電圧ｅａ１，ｅａ２〜ｅｄ１，ｅｄ２を演算し、この結果をパワーアンプ３３ａ，３３′ａ〜３３ｄ，３３′ｄにフィードバックする。
【００７４】
この制御電圧演算回路４７は、さらに詳しくは、前後動モード制御電圧演算回路４７ａ、左右動モード制御電圧演算回路４７ｂ、ロールモード制御電圧演算回路４７ｃ、ピッチモード制御電圧演算回路４７ｄ、ヨーモード制御電圧演算回路４７ｅ、全吸引モード制御電圧演算回路４７ｆ、ねじれモード制御電圧演算回路４７ｇ、そして歪モード制御電圧演算回路４７ｈから構成されている。
【００７５】
そして前後動モード制御電圧演算回路４７ａは、入力されるΔｙ，Δｉｙより、数４３式に基づいてｙモードの電磁石制御電圧ｅｙを演算する。左右動モード制御電圧演算回路４７ｂは、入力されるΔｘ，Δｉｘより、数４３式に基づいてｘモードの電磁石制御電圧ｅｘを演算する。ロールモード制御電圧演算回路４７ｃは、入力されるΔθ，Δｉθより、数４３式に基づいてθモードの電磁石制御電圧ｅθを演算する。ピッチモード制御電圧演算回路４７ｄは、入力されるΔξ，Δｉξより、数４３式に基づいてξモードの電磁石制御電圧ｅξを演算する。ヨーモード制御電圧演算回路４７ｅは、入力されるΔψ，Δｉψより、数４３式に基づいてψモードの電磁石制御電圧ｅψを演算する。さらに全吸引モード制御電圧演算回路４７ｆは、入力されるΔｉζより数４５式に基づいてζモードの電磁石制御電圧ｅζを演算する。ねじれ制御電圧演算回路４７ｇは、入力されるΔｉδより数４５式に基づいてδモードの電磁石制御電圧ｅδを演算する。歪みモード制御電圧演算回路４７ｈは、入力されるΔｉγより数４５式に基づいてγモードの電磁石制御電圧ｅγを演算する。
【００７６】
さらに、前後動モード制御電圧演算回路４７ａ〜ヨーモード制御電圧演算回路４７ｅの各々は、図７に詳しく示す内部構成である。すなわち、ギャップ長偏差Δｙ，Δｘ，Δθ，Δξ，Δψそれぞれからその時間変化率Δｙ′，Δｘ′，Δθ′，Δξ′，Δψ′を演算する微分器６０、偏差Δｙ，…、時間変化率Δｙ′，…、電流偏差Δｉｙ，…それぞれに対して適当なフィードバックゲインを乗じるゲイン補償器６２、電流偏差目標値発生器６３、電流偏差Δｉｙ，…を電流偏差目標値発生器６３の出力する目標値より減じる減算器６４、この減算器６４の出力値を積分して適当なフィードバックゲインを乗じる積分補償器６５、全部のゲイン補償器６２の出力値の総和を演算する加算器６６、そして加算器６６の出力値を積分補償器６５の出力値より減じてｙモード、ｘモード、θモード、ξモード、ψモードそれぞれの電磁石励磁電圧ｅｙ，ｅｘ，ｅθ，ｅξ，ｅψを出力する減算器６７から構成されている。
【００７７】
一方、ζ，δ，γの３つのモード制御電圧演算回路４７ｆ〜４７ｈそれぞれは図８に示す共通の内部構成であり、電流偏差Δｉζ，Δｉδ，Δｉγそれぞれに対して適当なフィードバックゲインを乗じるゲイン補償器７１、電流偏差目標値発生器７２、電流偏差Δｉζ，Δｉδ，Δｉγを電流偏差目標値発生器７２の出力する目標値より減じる減算器７３、この減算器７３の出力値を積分して適当なフィードバックゲインを乗じる積分補償器７４、ゲイン補償器７１の出力値を積分補償器７４の出力値より減じてζ，δ，γ各モードの電磁石励磁電圧ｅζ，ｅδ，ｅγを出力する減算器７５から構成されている。
【００７８】
次に、上記の構成の第１の実施の形態のエレベータ案内装置の動作を説明する。本装置が停止状態にあるときは、磁石ユニット１５ａ〜１５ｄそれぞれにおける中央鉄心１６の先端が固体潤滑部材２２を介してガイドレール２，２′の対向面に、同じく磁石ユニット１５ａ〜１５ｄそれぞれの電磁石１８，１８′の先端が固体潤滑部材２２を介してガイドレール２の対向面にそれぞれ吸着している。このとき、固体潤滑部材２２の働きにより、移動体４の昇降が妨げられることはない。
【００７９】
この状態で、装置を起動させると、制御装置３０は案内制御演算部５０の働きにより、永久磁石１７，１７′が発生する磁束と同じ向き又は逆向きの磁束を各電磁石１８，１８′に発生させると共に、磁石ユニット１５ａ〜１５ｄとガイドレール２，２′との間に所定の空隙長を維持させるべく、各コイル２０，２０′に流す電流を制御する。これによって、図４及び図５に示すように、永久磁石１７〜鉄心１９，２１〜空隙Ｇｂ〜ガイドレール２′〜空隙Ｇｂ″〜中央鉄心１６〜永久磁石１７の経路から成る磁気回路Ｍｃｂ、同時に、永久磁石１７′〜鉄心１９′，２１′〜空隙Ｇｂ′〜ガイドレール２′〜空隙Ｇｂ″〜中央鉄心１６〜永久磁石１７′の経路から成る磁気回路Ｍｃｂ′が形成される。空隙Ｇｂ，Ｇｂ′，Ｇｂ″及びその他の各磁石ユニット１５ａ，１５ｃ，１５ｄにおけるギャップ長は、永久磁石１７，１７′の起磁力による各磁石ユニットの磁気的吸引力が移動体４の重心に作用するｙ軸前後方向の力、ｘ軸左右方向の力、移動体４の重心を通るｘ軸周りのトルク、ｙ軸周りのトルク及びｚ軸周りのトルクとちょうど釣り合うような長さになる。制御装置３０はこの釣り合いを維持すべく、移動体４に外力が作用すると各磁石ユニット１５ａ〜１５ｄそれぞれにおける電磁石１８，１８′の励磁電流制御を行う。これにより、いわゆるゼロパワー制御がなされることになる。
【００８０】
いま、ゼロパワー制御によって非接触案内されている移動体４が移動力付与手段である巻上げ機（図示せず）によって上昇を開始し、ガイドレール２，２′の歪みや乗客等の移動により移動体４に揺れが生じても、磁石ユニットが空隙中で電磁石と磁路を共有する永久磁石を備えているため、電磁石コイルの励磁により速やかに磁石ユニット吸引力を制御して揺れを抑えることができる。
【００８１】
また、残留磁束密度と保磁力の大きな永久磁石の採用により、空隙長を大きくしても非接触案内制御の制御性能が悪化しないので、ストロークの大きな低剛性の案内制御ができ、乗り心地を損なうことがない。
【００８２】
さらに、ガイドレールを介して磁極が対向するように磁石ユニットを配置することにより、対向する磁極がガイドレールに作用する吸引力の一部又は全部が相殺されるので、ガイドレールに大きな吸引力が作用することがない。このため、磁石ユニットの大きな吸引力が一方向から作用することがなくなり、ガイドレールの据付け位置が狂ったり、例えば、継ぎ目８０での段差やガイドレールの直線性の悪化が生じることもない。その結果、ガイドレールの敷設強度を下げることができ、エレベータシステムのコストを下げることができる。
【００８３】
本装置が運転を終え、装置を停止させる場合には、前後動モード及び左右動モードの電流偏差目標値発生器６３において、目標値をゼロから徐々に負の値とすると、移動体４はｙ軸、ｘ軸方向に徐々に移動し、ついには、磁石ユニット１５ａ〜１５ｄの中央鉄心１６の先端が固体潤滑部材２２を介してガイドレール２，２′の対向面に、同じく電磁石１８，１８′の先端が固体潤滑部材２２を介してガイドレール２，２′の対向面にそれぞれ吸着する。この状態で装置を停止させると、電流偏差目標値がゼロにリセットされると共に、移動体４がガイドレール２，２′に吸着する。
【００８４】
なお、上記の第１の実施の形態では非接触案内制御に定常状態でコイル励磁電流がゼロに収束するゼロパワー制御を適用しているが、これは磁石ユニット１５ａ〜１５ｄの吸引力の制御方式を何ら限定するものではなく、種々の変更が可能である。例えば、ガイドレール２，２′に対する追従制御をより高めたければ、ギャップ長を一定に保つ制御を行ってもよい。
【００８５】
次に、本発明の第２の実施の形態を図９及び図１０に基づいて説明する。第１の実施の形態では、案内ユニット５ａ〜５ｄにＥ字形状の磁石ユニット１５ａ〜１５ｄを用いて非接触案内制御を行う構成としたが、これに限定されるものではなく、図９及び図１０に示したように永久磁石１１７−１，１１７−１′，１１７−２，１１７−２′と電磁石１１８，１１８′とで構成されるＵ字形状の一対の磁石の同極同士を対向させると共に、磁極の一部がガイドレール２，２′と対向するように配置して磁石ユニット１１５ａ〜１１５ｄを構成してもよい。なお、説明の簡単化のために、以下、第１の実施の形態と共通する部分には同一の符号を用いて説明する。
【００８６】
図９及び図１０に示す磁石ユニット１１５ｂは、一対の複合磁石１４１，１４１′と、この一対の複合磁石１４１，１４１′の同極同士を対向させて配置すると共にコイル２０，２０′が台座１２と干渉しないように複合磁石１４１，１４１′を台座１２に取付けるためにＨ字形状に成形された非磁性材料の基台１４２とから構成されている。
【００８７】
複合磁石１４１，１４１′は左右対称の２つのＬ字形状の鉄心１４３−１，１４３−２また鉄心１４３−１′，１４３−２′でコイル２０，２０′それぞれを挟み込み、全体としてＵ字形状になった電磁石１１８，１１８′と、これらの電磁石１１８，１１８′それぞれの磁極の先端部に固着した永久磁石１１７−１，１１７−１′，１１７−２，１１７−２′とから構成されている。なお、永久磁石１１７−１，１１７−１′，１１７−２，１１７−２′は複合磁石１４１，１４１′の磁極の先端部が異極同士（Ｎ極とＳ極）となるように電磁石１１８，１１８′の先端部に固着されている。また、第１の実施の形態と同様に、磁石ユニット１１５ａ〜１１５ｄの先端部（ここでは、各永久磁石１１７−１，１１７−１′，１１７−２，１１７−２′の先端部）には固体潤滑部材２２が取付けられている。この磁石ユニット１１５ｂは、ｘ軸方向の案内力としてガイドレールに作用する磁気的なならい力を利用するものである。
【００８８】
この第２の実施の形態における磁石ユニット１１５ａ〜１１５ｄでは、第１の実施の形態で採用したＥ字形状の磁石ユニット１５ｂに比べてガイドレールを引き剥がす方向（ｘ軸方向）に作用する磁気的吸引力が小さいが、磁石ユニットの磁極がガイドレールを介して対向しているので、第１の実施の形態と同様に、対向する磁極がガイドレールに作用する吸引力の一部又は全部が相殺され、ガイドレールに大きな吸引力が作用することがなく、このため、磁石ユニットの大きな吸引力が一方向から作用することがなくなり、ガイドレールの据付け位置が狂ったり、例えば、継ぎ目８０（図１、図２参照）での段差やガイドレールの直線性の悪化が生じることもない。その結果、ガイドレールの敷設強度を下げることができ、エレベータシステムのコストを下げることができる。
【００８９】
次に、本発明のエレベータ案内装置の第３の実施の形態を図１１に基づいて説明する。上記の第１、第２の実施の形態では、ガイドレール２，２′は水平断面形状が略Ｉ字形状のものを採用したが、図１１に示したように、第３の実施の形態ではガイドレール２０２′（２０２）として、磁石ユニット２１５ａ〜２１５ｄ（図では２１５ｂのみが示してある）と対向する部分の水平断面形状がＨ字形状のもの、したがって各磁極に対向する部分が凸状をなすものを採用している。そしてこのガイドレール２０２′をガイドする磁石ユニット２１５ｂは、非磁性材料でＵ字形状に形成された基台２４２に対して、Ｕ字形状の一対の複合磁石２４１，２４１′の同極同士がガイドレール２０２′の凸部を介して対向するように構成された磁石ユニット２１５ｂを、ｘ軸方向の案内力を得るために磁石ユニット２１５ｂの磁極中心とガイドレール２０２′の凸部の先端中心とを一致させないように配置している。
【００９０】
ここで、複合磁石２４１，２４１′それぞれは２つの電磁石２１８−１，２１８−２の間、また電磁石２１８−１′，２１８−２′の間にそれぞれ永久磁石２１７，２１７′を配置して構成されている。そして、電磁石２１８−１，２１８−２；２１８−１′，２１８−２′それぞれは、コイル２２０−１，２２０−２；２２０−１′，２２０−２′を有している。そしてこれら複合磁石２４１，２４１′それぞれの２つのコイル２２０−１，２２０−２；２２０−１′，２２０−２′は、励磁により永久磁石２１７，２１７′の作る磁束を強め、あるいは弱めることが可能なように結線されている。
【００９１】
この第３の実施の形態における磁石ユニット２１５ａ〜２１５ｄの場合、図９及び図１０に示した第２の実施の形態における磁石ユニット１１５ａ〜１１５ｄに比べてｘ軸方向の案内力が強くなる特徴を持つ。
【００９２】
なお、磁石ユニットの構成は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、磁極がガイドレールを介して対向する構造であればよく、ガイドレールの形状も限定されるものではなく、水平断面形状が円形、楕円形、箱形等でもよい。
【００９３】
また、上記の各実施の形態では、ギャップ長の測定を２つのギャップセンサの平均で、電磁石励磁電流を電流検出器で検出することにより磁石ユニットとガイドレールで形成される磁気回路の空隙部の状態を検出するようにしたが、これはギャップ長の測定方法やギャップセンサの使用及び電流検出器の使用を何ら限定するものではなく、磁石ユニットとガイドレールとで形成される磁気回路の空隙部の状態が検出できれば他の方法であってもよい。
【００９４】
加えて、上記の各実施の形態では、磁気浮上制御を行う演算回路はアナログ制御的に説明したが、これは、アナログ、ディジタルいずれの制御方式であっても良い。また、パワーアンプの方式も何ら限定されることはなく、電流形、ＰＷＭ形のものであってもよい。
【００９５】
【発明の効果】
以上のように、本発明のエレベータ案内装置によれば、磁石ユニットにはガイドレールと電磁石との間の空隙において、磁路を共有する永久磁石も備えることにより、ガイドレールと磁石ユニットとの間の空隙において磁石ユニットの電磁石と永久磁石の磁路が共有され、エレベータかごが適正位置にあり、案内力が不要の場合に電磁石励磁電流をゼロにしても、磁石ユニットの吸引力をｆ、空隙長をｘ、励磁電流をｉとして、∂ｆ／∂ｘ，∂ｆ／∂ｉの項がゼロとなることがなく、このため、線形制御系を設計することが可能である。
【００９６】
また、電磁石と永久磁石との磁路が空隙で共有されるように案内装置を構成することにより、制御性能の良い、低剛性の案内装置が実現できる。
【００９７】
加えて、ガイドレールを介して磁極が対向するように磁石ユニットを配置することにより、対向する磁極がガイドレールに作用する吸引力の一部又は全部が相殺され、残留磁束密度や保磁力の大きな永久磁石を使用してもガイドレールに大きな吸引力が一方向から作用することがなく、ガイドレールの据付け位置が狂ったり、つなぎ目での段差やガイドレールの直線性の悪化が生じることもなく、その結果、ガイドレールの敷設強度を下げることができ、エレベータシステムのコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の全体的な構造を示す斜視図。
【図２】上記の実施の形態における移動体とガイドレールとの関係を示す斜視図。
【図３】上記の実施の形態における案内ユニットの構造を示す斜視図。
【図４】上記の実施の形態における案内ユニットの磁気回路を示す平面図。
【図５】上記の案内ユニットの磁気回路の動作特性を示す回路図。
【図６】上記の実施の形態における制御装置の回路構成を示すブロック図。
【図７】上記の実施の形態における制御装置内の制御電圧演算回路の構成を示すブロック図。
【図８】上記の実施の形態における制御装置内の他の制御電圧演算回路の構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第２の実施の形態における案内ユニットの構造を示す斜視図。
【図１０】上記の実施の形態における案内ユニットの磁石ユニット部分の平面図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における案内ユニットの磁石ユニット部分の平面図。
【符号の説明】
１  エレベータシャフト
２，２′  ガイドレール
４  移動体
５ａ〜５ｄ  案内ユニット
１０  乗りかご
１１  フレーム部
１３，１３′  ｘ軸方向ギャップセンサ
１４，１４′  ｙ軸方向ギャップセンサ
１５ａ〜１５ｄ  磁石ユニット
１７，１７′  永久磁石
１８，１８′  電磁石
２０，２０′  コイル
２２  固体潤滑部材
３０  制御装置
３１  センサ部
３２  演算回路
３４  電源
３５  定電圧発生装置
３６ａ，３６′ａ〜３６ｄ，３６′ｄ  電流検出器
４１ａ〜４１ｈ  減算器
４２ａ〜４２ｈ  減算器
４３ａ〜４３ｈ  減算器
４４ｘ，４４ｙ  平均演算回路
４５  ギャップ長偏差座標変換回路
４６  電流偏差座標変換回路
４７  制御電圧演算回路
４７ａ  前後動モード制御電圧演算回路
４７ｂ  左右動モード制御電圧演算回路
４７ｃ  ロールモード制御電圧演算回路
４７ｄ  ピッチモード制御電圧演算回路
４７ｅ  ヨーモード制御電圧演算回路
４７ｆ  全吸引モード制御電圧演算回路
４７ｇ  ねじれモード制御電圧演算回路
４７ｈ  歪モード制御電圧演算回路
４８  制御電圧座標逆変換回路
６０  微分器
６２  ゲイン補償器
６３  電流偏差目標値発生器
６４  減算器
６５  積分補償器
６６  加算器
６７  減算器
７１  ゲイン補償器
７２  電流偏差目標値発生器
７３  減算器
７４  積分補償器
７５  減算器
８０  継ぎ目
１１５ａ〜１１５ｄ  磁石ユニット
１１７−１，１１７−１′，１１７−２，１１７−２′  永久磁石
１１８，１１８′  電磁石
１４１，１４１′  複合磁石
１４２  基台
１４３−１，１４３−１′，１４３−２，１４３−２′  鉄心
２１５ａ〜２１５ｄ  磁石ユニット
２１７−１，２１７′  永久磁石
２１８−１，２１８−１′，２１８−２，２１８−２′  電磁石
２２０−１，２２０−１′，２２０−２，２２０−２′  コイル
２４１，２４１′  複合磁石
２４２  基台
【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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