(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続されるインバータに端子を介して接続されるとともに、制動力を付与するブレーキと、その回転軸に設けられる速度センサおよび磁極位置センサと、前記インバータから流れる電流を検出する電流検出器とが備えられ、かつ制御手段により前記磁極位置センサの出力信号による磁極位置検出値に基づいて前記インバータを介して回転制御されるエレベータ用永久磁石同期電動機の調整方法において、
前記インバータへの供給電源の遮断に応じて前記端子間を短絡する第１の行程と、記ブレーキを開放し、少なくとも乗かごとつり合いおもりのアンバランス荷重で前記永久磁石同期電動機を回転させる第２の行程と、前記速度センサの出力信号に基づく回転周波数、あらかじめ計測した前記永久磁石同期電動機の定数、前記電流検出器で検出した電流位相および前記磁極位置センサの出力信号を演算し、前記磁極位置センサと前記永久磁石同期電動機の磁極位置の誤差を求める第３の行程と、前記誤差を補正値として前記制御手段に記憶する第４の行程とから成ることを特徴とするエレベータ用永久磁石同期電動機の調整方法。
【請求項２】
電源に接続されるインバータに端子を介して接続されるとともに、制動力を付与するブレーキと、その回転軸に設けられる速度センサおよび磁極位置センサと、前記インバータから流れる電流を検出する電流検出器とが備えられ、かつ制御手段により前記磁極位置センサの出力信号による磁極位置検出値に基づいて前記インバータを介して回転制御されるエレベータ用永久磁石同期電動機の調整装置において、
前記インバータへの供給電源を遮断する電源遮断手段と、この電源遮断手段の作動に応じて前記端子間を短絡する入力端子短絡手段と、前記ブレーキの開放により前記永久磁石同期電動機が回転したとき、前記電流検出器の電流位相と前記磁極位置センサの出力信号との位相差を演算する位相差演算手段と、前記速度センサの出力信号に基づく回転周波数およびあらかじめ計測した前記永久磁石同期電動機の定数から前記永久磁石同期電動機の誘起電圧に対する電流の遅れを演算する位相遅れ演算手段と、前記位相差と前記電流遅れに基づき前記永久磁石同期電動機の磁極位置と前記磁極位置センサの誤差を磁極位置補正値として演算する磁極位置補正値演算手段と、前記磁極位置補正値を記憶する補正値記憶部とを備えたことを特徴とするエレベータ用永久磁石同期電動機の調整装置。
【請求項３】
前記位相差演算手段、前記位相遅れ演算手段および前記磁極位置補正演算手段は、前記制御手段およびこの制御手段に着脱自在に接続可能な携帯端末手段の少なくとも一方に設けられ、前記位相差演算手段、前記位相遅れ演算手段および前記磁極位置補正演算手段への起動指令、および前記補正値記憶部への補正値格納指令は、前記制御手段および前記携帯端末手段の少なくとも一方が行うことを特徴とする請求項２記載のエレベータ用永久磁石同期電動機の調整装置。
【請求項４】
前記速度センサの出力信号に基づく回転周波数、あらかじめ予測した前記永久磁石同期電動機の定数、前記電流検出器で検出した電流波形および前記磁極位置センサの出力信号を記憶する他の記憶手段を、前記制御手段およびこの制御手段に着脱自在に接続可能な携帯端末手段の少なくとも一方に設けたことを特徴とする請求項２記載のエレベータ用永久磁石同期電動機の調整装置。
【請求項５】
前記電流検出器は、前記インバータと前記永久磁石同期電動機を接続する少なくとも２本の接続線に配設されることを特徴とする請求項２記載のエレベータ用永久磁石同期電動機の調整装置。
【請求項６】
前記永久磁石同期電動機の定数は、少なくとも前記永久磁石同期電動機の抵抗およびインダクタンスから成ることを特徴とする請求項２記載のエレベータ用永久磁石同期電動機の調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレベータ用永久磁石同期電動機の調整方法およびその装置に係り、特に、永久磁石同期電動機の磁極位置と磁極位置センサの誤差を求めるのに好適なエレベータ用永久磁石同期電動機の調整方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、永久磁石同期電動機を駆動するためには、永久磁石が作る磁束の向きである磁極位置を把握する必要がある。
【０００３】
このため、従来、回転子軸に磁極位置センサが取付けられた永久磁石電動機を駆動するインバータと、このインバータと前記永久磁石同期電動機との間に設けられた開閉手段と、前記磁極位置センサの出力信号による電動機の磁極位置検出値に基づいて前記インバータを制御する制御回路とを有する永久磁石同期電動機の制御装置にあって、前記制御回路に、制御電源投入後に前記開閉手段を開放して前記電動機の誘起電圧波形を検出する検出手段、例えば相電圧検出回路と、この誘起電圧波形と前記磁極位置センサの出力信号との位相差である磁極位置検出誤差を求める演算手段、例えば磁極位置誤差検出回路と、前記磁極位置検出誤差により磁極位置検出値を補正する補正手段とを備えたものが提案されている。
【０００４】
なお、この種のものとして、例えば特開平９−４７０６６号公報に記載されるものを挙げることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来のものをエレベータ用永久磁石同期電動機に適用する場合、電動機および磁極位置センサは一旦ビルに据え付けられた後、何らかの異常が発生しない限り取り替える必要が無く、また磁極位置検出値の補正を演算することも据え付け時の１回で十分である。このため、複雑かつ高価な、電動機の誘起電圧波形を検出する相電圧検出回路および磁極位置検出誤差を求める磁極位置誤差検出回路を前記制御回路にあらかじめ設けることは装置のコストアップにつながるという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような従来技術における実情に鑑みてなされたもので、その目的は、特別な回路を要することなく磁極位置の検出誤差の補正作業を行うことのできるエレベータ用永久磁石同期電動機の調整方法およびその装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の請求項１記載の発明は、電源に接続されるインバータに端子を介して接続されるとともに、制動力を付与するブレーキと、その回転軸に設けられる速度センサおよび磁極位置センサと、前記インバータから流れる電流を検出する電流検出器とが備えられ、かつ制御手段により前記磁極位置センサの出力信号による磁極位置検出値に基づいて前記インバータを介して回転制御されるエレベータ用永久磁石同期電動機の調整方法において、前記インバータへの供給電源の遮断に応じて前記端子間を短絡する第１の行程と、記ブレーキを開放し、少なくとも乗かごとつり合いおもりのアンバランス荷重で前記永久磁石同期電動機を回転させる第２の行程と、前記速度センサの出力信号に基づく回転周波数、あらかじめ計測した前記永久磁石同期電動機の定数、前記電流検出器で検出した電流位相および前記磁極位置センサの出力信号を演算し、前記磁極位置センサと前記永久磁石同期電動機の磁極位置の誤差を求める第３の行程と、前記誤差を補正値として前記制御手段に記憶する第４の行程とから成る構成にしてある。
【０００８】
前記のように構成した本発明の請求項１記載の発明によれば、第１の行程として前記端子間を短絡し、この状態で第２の行程により前記ブレーキを開放し、少なくとも乗かごとつり合いおもりのアンバランス荷重で前記永久磁石同期電動機を回転させ、次いで、第３の行程として前記速度センサの出力信号に基づく回転周波数、あらかじめ計測した前記永久磁石同期電動機の定数、前記電流検出器で検出した電流位相および前記磁極位置センサの出力信号を演算し、前記磁極位置センサと前記永久磁石同期電動機の磁極位置の誤差を求め、この後、第４の行程で前記誤差を補正値として前記制御手段に記憶する。これによって、従来のように相電圧検出回路や磁極位置誤差検出回路等の特別な回路を要することなく磁極位置の検出誤差の補正作業を行うことができる。
【０００９】
また、前記目的を達成するために本発明の請求項２記載の発明は、電源に接続されるインバータに端子を介して接続されるとともに、制動力を付与するブレーキと、その回転軸に設けられる速度センサおよび磁極位置センサと、前記インバータから流れる電流を検出する電流検出器とが備えられ、かつ制御手段により前記磁極位置センサの出力信号による磁極位置検出値に基づいて前記インバータを介して回転制御されるエレベータ用永久磁石同期電動機の調整装置において、前記インバータへの供給電源を遮断する電源遮断手段と、この電源遮断手段の作動に応じて前記端子間を短絡する入力端子短絡手段と、前記ブレーキの開放により前記永久磁石同期電動機が回転したとき、前記電流検出器の電流位相と前記磁極位置センサの出力信号との位相差を演算する位相差演算手段と、前記速度センサの出力信号に基づく回転周波数およびあらかじめ計測した前記永久磁石同期電動機の定数から前記永久磁石同期電動機の誘起電圧に対する電流の遅れを演算する位相遅れ演算手段と、前記位相差と前記電流遅れに基づき前記永久磁石同期電動機の磁極位置と前記磁極位置センサの誤差を磁極位置補正値として演算する磁極位置補正値演算手段と、前記磁極位置補正値を記憶する補正値記憶部とを備えた構成にしてある。
【００１０】
前記のように構成した本発明の請求項２記載の発明によれば、まず前記電源遮断手段により前記インバータへの供給電源を遮断するとともに、前記入力端子短絡手段により端子間を短絡し、この状態で前記ブレーキを開放して前記永久磁石同期電動機を回転させる。このとき前記位相差演算手段により前記電流検出器の電流位相と前記磁極位置センサの出力信号との位相差を演算する。また、前記位相遅れ演算手段により前記速度センサの出力信号に基づく回転周波数およびあらかじめ計測した前記永久磁石同期電動機の定数から前記永久磁石同期電動機の誘起電圧に対する電流の遅れを演算するとともに、前記磁極位置補正値演算手段により前記位相差と前記電流遅れに基づき前記永久磁石同期電動機の磁極位置と前記磁極位置センサの誤差を磁極位置補正値として演算し、この磁極位置補正値を補正値記憶部に記憶する。これによって、従来のように相電圧検出回路や磁極位置誤差検出回路等の特別な回路を要することなく磁極位置の検出誤差の補正作業を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のエレベータ用永久磁石同期電動機の調整方法およびその装置の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明のエレベータ用永久磁石同期電動機の調整方法およびその装置の一実施形態を示す説明図、図２は図１のエレベータ用永久磁石同期電動機の磁極位置補正の処理手順を示すフローチャート、図３は補正前および補正後における誘起電圧位相、電流位相および磁極検出器の出力信号の関係を示す波形図である。
【００１３】
本実施形態のエレベータは図１に示すように、三相交流電源１に接続されるコンバータ２と、このコンバータ２にコンデンサ３を介して接続されるインバータ５と、このインバータのＵ、Ｖ、Ｗ相に設けられる端子６ａ、６ｂ、６ｃと、Ｕ相、Ｗ相に設けられ、インバータ５から流れる電流を検出する電流検出器７ａ、７ｂと、端子６ａ〜６ｃに接続されるとともに、制動力を付与するブレーキ９が設けられる永久磁石同期電動機８と、この永久磁石同期電動機８の回転軸８ａに設けられる速度センサ、例えば速度検出用ロータリーエンコーダ１０ａおよび磁極位置センサ、例えば磁極位置検出用ロータリーエンコーダ１０ｂと、回転軸８ａに直結され、ロープ１１ａが巻き掛けられる巻上機１１と、ロープ１１ａの一端側に設けられる乗かご１２と、ロープ１１ａの他端側に設けられるつり合いおもり１３と、コンバータ２とインバータ５間に介設され、インバータ５への供給電源を遮断する電源遮断手段、例えば電源供給用コネクタ４ａと、電源供給用コネクタ４ａの作動に応じて端子６ａ〜６ｃ間を短絡する入力端子短絡手段、例えば短絡用コネクタ４ｂとを備えている。
【００１４】
また、磁極位置検出用ロータリーエンコーダ１０ｂの出力信号による磁極位置検出値に基づいてインバータ５を介して永久磁石同期電動機８を回転制御する制御手段、例えば制御装置１４は、電流検出器７ａ、７ｂ、速度検出用ロータリーエンコーダ１０ａおよび磁極位置検出用ロータリーエンコーダ１０ｂに接続される第１の制御部１５と、この第１の制御部１５と接続される第２の制御部１６とを有しており、これらの第１の制御部１５および第２の制御部１６に携帯用端末装置１７が着脱自在に接続される。
【００１５】
そして、前記の第１の制御部１５は、ブレーキ９の開放により永久磁石同期電動機８が回転したとき、電流検出器７ａ、７ｂの電流位相と磁極位置検出用ロータリーエンコーダ１０ｂの出力信号との位相差αを演算する位相差演算手段、例えば位相差演算部１５ａと、速度検出用ロータリーエンコーダ１０ａの出力信号に基づく回転周波数および後述する電動機定数記憶部１６ａから送信される永久磁石同期電動機８の定数Ｒ、Ｌから永久磁石同期電動機８の誘起電圧に対する電流の遅れβを、所定の演算式であるＡｒｃｔａｎ２πｆ/Ｒに基づき演算する位相遅れ演算手段、例えば位相遅れ演算部１５ｂと、位相差αと電流の遅れβに基づき永久磁石同期電動機８の磁極位置と磁極位置検出用ロータリーエンコーダ１０ｂの誤差を磁極位置補正値ｔとして演算する磁極位置補正値演算手段、例えば磁極位置補正値演算部１５ｃとを有している。また、第２の制御部１６は、あらかじめ計測した永久磁石同期電動機８の定数Ｒ、Ｌを記憶する電動機定数記憶部１６ａと、磁極位置補正値演算部１５ｃで演算された磁極位置補正値ｔを記憶する補正値記憶部１６ｂと、ブレーキ９の開閉を制御するブレーキ制御部９ａとを有している。
【００１６】
なお、前記の永久磁石同期電動機８の定数Ｒ、Ｌは、永久磁石同期電動機８の抵抗およびインダクタンスからなっている。また、制御装置１４は、永久磁石同期電動機８を通常に動かす通常動作モードと、永久磁石同期電動機８の磁極位置と磁極位置検出用ロータリーエンコーダ１０ｂの誤差を演算する磁極位置補正値検出モードとの２種類の動作モードを有しており、制御装置１４の第２の制御部１６に携帯端末装置１７を接続し、この携帯端末装置１７から所定の入力を行うことにより磁極位置補正値検出モードを起動指令する。
【００１７】
この実施形態にあっては図２に示すように、例えば磁極位置検出用ロータリーエンコーダ１０ｂの交換により永久磁石同期電動機８の磁極位置の検出誤差を補正する必要が生じた場合、まず、手順Ｓ１として制御装置１４の第２の制御部１６に携帯端末装置１７を接続し、この携帯端末装置１７から所定の入力操作を行い、通常動作モードから磁極位置補正値検出モードに切替える。次いで、手順Ｓ２として電源供給用コネクタ４ａを開きインバータ５への供給電源を遮断するとともに、手順Ｓ３として短絡用コネクタ４ｂを介して端子６ａ〜６ｃ間を短絡する。そして、手順Ｓ４としてブレーキ制御部９ａによりブレーキ９を開放し、乗かご１２とつり合いおもり１３のアンバランス荷重を利用して永久磁石同期電動機８を回転させる。
【００１８】
このとき手順Ｓ５として、発生する誘起電圧によって流れる電流をＵ相、Ｖ相の電流検出器７ａ、７ｂにより検出するとともに、Ｕ相の電流位相を位相差演算部１５ａに送信し、この位相差演算部１５ａは図３のＡに示すようにＵ相の電流位相Ｉｕが正の位置から負の位置に変わるゼロクロス点と、磁極位置検出用ロータリーエンコーダ１０ｂから送られてきたＵ相出力信号の立ち上がりとの位相差αを演算し、この演算結果を磁極位置補正値演算部１５ｃに送信する。一方、位相遅れ演算部１５ｂは速度検出用ロータリーエンコーダ１０ａの出力信号から求まる回転周波数と、電動機定数記憶部１６ａから送信される電動機の定数Ｒ、Ｌとに基づき、図３に示すＵ相の誘起電圧位相Ｅｕに対するＵ相の電流の遅れβを演算式Ａｒｃｔａｎ２πｆ/Ｒから演算するとともに、この演算結果を磁極位置補正値演算部１５ｃに送信する。これに応じて磁極位置補正値演算部１５ｃは位相差αと電流の遅れβから図３に示す磁極位置補正値ｔを演算し、この磁極位置補正値ｔは手順Ｓ６として補正値記憶部１６ｂに転送されて記憶される。
【００１９】
この後、携帯端末装置１７から所定の入力操作を行い、手順Ｓ７として磁極位置補正値検出モードから通常動作モードに切替え、手順Ｓ８として電源供給用コンタクタ４ａを閉じ、これに応じて手順Ｓ９として短絡用コンタクタ４ｂが開かれて端子６ａ〜６ｃが開放され、通常運転が開始される。このときの磁極位置検出用ロータリーエンコーダ１０ｂの出力波形は図３のＢに示すように、誤差が補正されており、永久磁石同期電動機８は正常に起動することができる。
【００２０】
このように構成した実施形態では、従来のように相電圧検出回路や磁極位置誤差検出回路等の特別な回路を要することなく磁極位置の検出誤差の補正作業を行うことができる。また、磁極位置検出用ロータリーエンコーダ１０ｂが故障等でフリーランした場合でも、電源供給用コンタクタ４ａを開くことにより、短絡用コンタクタ４ｂを閉じ、永久磁石同期電動機８の誘起電圧を電動機で消費することで電気ブレーキがかけられるため、安全性の向上を図ることもできる。
【００２１】
なお、本実施形態では、位相差演算部１５ａ、位相遅れ演算部１５ｂおよび磁極位置補正値演算部１５ｃは制御装置１４の第１の制御部１５に設けられているが、本発明はこれに限らず、これらの位相差演算部１５ａ、位相遅れ演算部１５ｂおよび磁極位置補正値演算部１５ｃを形態端末装置に備えることもできる。また、磁極位置補正値ｔは磁極位置補正値演算部１５ｃから補正値記憶部１６ｂに直接転送されて記憶されるが、本発明はこれに限らず、磁極位置補正値演算部１５ｃで磁極位置補正値ｔを求めた後、携帯端末装置１７で磁極位置補正値演算部１５ｃから磁極位置補正値ｔを読み取り、この携帯端末装置１７を介して磁極位置補正値ｔを補正値記憶部１６ｂに記憶させるようにしてもよい。さらに、電動機定数記憶部１６ａは永久磁石同期電動機８の定数Ｒ、Ｌのみを記憶するが、本発明はこれに限らず、速度検出用ロータリーエンコーダの出力信号に基づく回転周波数、あらかじめ計測した永久磁石同期電動機８の定数Ｒ、Ｌ、電流検出器７ａ、７ｂで検出した電流波形および磁極位置検出用ロータリーエンコーダ１０ｂの出力信号のそれぞれを記憶する記憶手段としてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の請求項１ないし請求項６記載の発明は以上のように構成したので、相電圧検出回路や磁極位置誤差検出回路等の複雑かつ高価な回路を要することなく磁極位置の検出誤差の補正作業を行うことができ、これによって、設備費用の低減を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエレベータ用永久磁石同期電動機の調整方法およびその装置の一実施形態を示す説明図である。
【図２】図１のエレベータ用永久磁石同期電動機の磁極位置補正の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】補正前および補正後における誘起電圧位相、電流位相および磁極検出器の出力信号の関係を示す波形図である。
【符号の説明】
１  三相交流電源
２  コンバータ
３  コンデンサ
４ａ  電源供給用コンタクタ（電源遮断手段）
４ｂ  短絡用コンタクタ（入力端子短絡手段）
５  インバータ
６ａ、６ｂ、６ｃ  端子
７ａ、７ｂ  電流検出器
８  永久磁石同期電動機
９  ブレーキ
１０ａ  速度検出用ロータリーエンコーダ（速度センサ）
１０ｂ  磁極位置検出用ローターリエンコーダ（磁極位置センサ）
１１  巻上機
１２  乗かご
１３  つり合いおもり
１４  制御装置（制御手段）
１５  第１の制御部
１５ａ  位相差演算部（位相差演算手段）
１５ｂ  位相遅れ演算部（位相遅れ演算手段）
１５ｃ  磁極位置補正演算部（磁極位置補正演算手段）
１６  第２の制御部
１６ａ  電動機定数記憶部
１６ｂ  補正値記憶部
１７  携帯端末装置
【図１】
0003860949.tif 000002
【図２】
0003860949.tif 000003
【図３】
0003860949.tif 000004