JP2012035946A - エレベータ用電動機の温度保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】巻上機の電動機に設けられた磁石の温度の推定精度を向上することができるエレベータ用電動機の温度保護装置を提供する。
【解決手段】エレベータの巻上機２に設けられた電動機を基準温度で駆動したときに電動機に流れる基準電流の値と基準温度の値とを記憶する記憶手段と、基準電流の値と基準温度の値とを記憶したときの条件で電動機を駆動した場合に電動機に流れる電流の値、基準電流の値、基準温度の値、電動機のロータに配置された磁石の磁束密度の温度特性に基づいて、磁石の温度を推定する推定手段と、を備えた。
【選択図】図３

Description

この発明は、エレベータ用電動機の温度保護装置に関するものである。

エレベータの巻上機には、同期電動機が適用される。この同期電動機には、永久磁石が設けられる。エレベータが高負荷・高頻度運転を継続した場合、同期電動機の各部の温度が上昇する。この温度上昇により、永久磁石は減磁する。この減磁により、同期電動機は、所望のトルクを発生させることができなくなる。このトルク不足により、同期電動機に期待される性能が得られなくなる。

このため、永久磁石の温度を管理する必要がある。例えば、冷却能力の向上策が講じられる。また、永久磁石の温度が限界温度付近となった場合に、同期電動機の駆動範囲を制限したり、同期電動機を停止したりする。

しかしながら、永久磁石は、同期電動機のロータに配置されている。このため、永久磁石にサーミスタを直接取り付けて温度を検出することは難しい。

そこで、同期電動機の冷却油温度及びステータコイル温度を入力として、同期電動機の冷却油、ステータコイル、永久磁石の熱モデル（温度、発熱量、熱抵抗の関係）に基づいて、永久磁石の温度を推定する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、制御装置の運転履歴記録部に記憶されている回転数、トルクの履歴データを参照して推定した同期電動機の損失に基づいて、永久磁石の温度上昇を推定し、所定時間後の永久磁石の温度を予測する手法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−２４５４８６号公報 特開２００８−１０９８１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものにおいては、熱抵抗モデルの設計が十分に検討されていないと、永久磁石の温度の推定に誤差が発生する。また、特許文献２に記載のものにおいても、損失マップが十分に検討されていないと、永久磁石の温度の予測に誤差が発生する。

これらの誤差により、実際の永久磁石の温度が低く、永久磁石を保護しなくてもよい温度でも、同期電動機の駆動範囲が制限されたり、同期電動機が停止したりする場合がある。また、実際の永久磁石の温度が高く、永久磁石を保護した時点では、永久磁石が減磁する限界温度に既に達している場合もある。このように、特許文献１や特許文献２に記載されたものにおいては、永久磁石を十分有効に保護することができない場合がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、巻上機の電動機に設けられた磁石の温度の推定精度を向上することができるエレベータ用電動機の温度保護装置を提供することである。

この発明に係るエレベータ用電動機の温度保護装置は、エレベータの巻上機に設けられた電動機を基準温度で駆動したときに前記電動機に流れる基準電流の値と前記基準温度の値とを記憶する記憶手段と、前記基準電流の値と前記基準温度の値とを記憶したときの条件で前記電動機を駆動した場合に前記電動機に流れる電流の値、前記基準電流の値、前記基準温度の値、前記電動機のロータに配置された磁石の磁束密度の温度特性に基づいて、前記磁石の温度を推定する推定手段と、を備えたものである。

この発明によれば、巻上機の電動機に設けられた磁石の温度の推定精度を向上することができる。

この発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置が利用されるエレベータシステムの構成図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置内の磁石温度推定手段を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置内のエレベータ運転モード判定手段を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置の基準モード設定時の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置の磁石温度診断モード時の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置でエレベータの運転モードを判定する際の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置を利用したときの永久磁石の温度推移を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置でエレベータの運転モードを判定する際の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置を利用したときの永久磁石の温度推移を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２におけるエレベータ用電動機の温度保護装置が利用されるエレベータシステムの構成図である。 この発明の実施の形態２におけるエレベータ用電動機の温度保護装置を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２におけるエレベータ用電動機の温度保護装置内のエレベータ運転モード判定手段を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２におけるエレベータ用電動機の温度保護装置でエレベータの運転モードを設定する際の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態２におけるエレベータ用電動機の温度保護装置を利用したときの永久磁石の温度推移を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態３におけるエレベータ用電動機の温度保護装置でエレベータの運転モードを判定する際の動作を説明するためのフローチャートである。

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置が利用されるエレベータシステムの構成図である。

図１において、１は電力変換器である。この電力変換器１は、コンバータ、直流母線、コンデンサ、インバータ（ともに図示せず）を備える。コンバータは、交流電力を整流して直流電力に変換する機能を備える。直流母線は、コンバータから入力された直流電力を伝達する機能を備える。コンデンサは、直流母線上の脈動電流等の影響を除去する機能を備える。インバータは、直流母線から入力された直流電力を適切な電圧可変周波数の交流電力に変換する機能を備える。

２は巻上機である。この巻上機２は、エレベータの昇降路（図示せず）の上部に設けられる。この巻上機２は、同期電動機３、綱車４、ブレーキ５を備える。同期電動機３のステータには、コイルが設けられる。このコイルは、電力変換器１のインバータに接続される。一方、同期電動機３のロータには、永久磁石が設けられる。綱車４は、同期電動機３のロータの軸に設けられる。ブレーキ５は、綱車４の内側に設けられる。このブレーキ５は、綱車４の回転駆動を制動する機能を備える。

昇降路上部の綱車４近傍には、必要に応じて、そらせ車(図示せず)が設けられる。綱車４とそらせ車には、吊りロープ６が巻き回される。この吊りロープ６の一端には、釣合い錘７が連結される。この釣合い錘７は、昇降路内に配置される。一方、吊りロープ６の他端には、カゴ８が連結される。このカゴ８も、昇降路内に配置される。このカゴ８には、カゴ内インジケータ９が設けられる。これに対し、エレベータの乗場（図示せず）には、乗場インジケータ（図示せず）が設けられる。

綱車４近傍には、エンコーダ１０が設けられる。このエンコーダ１０は、同期電動機３の回転速度を検出する機能を備える。このエンコーダ１０には、制御ブロック１１が接続される。この制御ブロック１１は、回転速度・磁極位置演算手段１２、カゴ位置演算手段１３、カゴ負荷検出手段１４、速度パターン生成手段１５、速度制御器１６、電流制御器１７を備える。

上記エレベータにおいては、回転速度・磁極位置演算手段１２は、エンコーダ１０の出力に基づいて、同期電動機３の回転速度および磁極位置を演算する。カゴ位置演算手段１３は、エンコーダ１０の出力に基づいて、カゴ８の位置を演算する。カゴ負荷検出手段１４は、乗客を含むカゴ重量をカゴ負荷として計測する。速度パターン生成手段１５は、カゴ負荷、カゴ位置、次回停止位置情報に基づいて、カゴ８の速度パターンを生成する。

速度制御器１６は、速度パターン生成手段１５から得られた速度指令と回転速度・磁極位置演算手段１２から得られた回転速度とに基づいて、電流指令を演算する。電流制御器１７は、速度制御器１６から得られた電流指令と同期電動機３に流れ込む電流値とを比較する。この比較結果と回転速度・磁極位置演算手段１２から得られた磁極位置とに基づいて、電流制御器１７は、適切な電圧指令を演算する。

この電圧指令に基づいて、電力変換器１は、同期電動機３のコイルに電流を供給する。この電流供給により、同期電動機３のロータが最適に回転する。この回転に追従して、綱車４が回転する。この回転に追従して、吊りロープ６が移動する。この移動に追従して、釣合い錘７とカゴ８とが互いに反対方向に昇降する。

上記エレベータは、例えば、オフィスビル等に設けられる。このオフィスビル等では、出社時間帯等に、エレベータは高負荷・高頻度運転を継続する。具体的には、まず、帰着階（最下階）で利用者がカゴ８に定員乗車する。その後、目的階や最上階等の上層階まで力行状態でカゴ８がＵＰ運転（上昇運転）される。その後、上層階で利用者がカゴ８から降車する。この状態で、帰着階に力行状態でカゴ８がＤＮ運転（下降運転）される。このようなＵＰ運転とＤＮ運転が繰り返される。

エレベータが高負荷・高頻度運転を継続した場合、同期電動機３の永久磁石の温度が上昇する。この温度上昇により、永久磁石に永久減磁が発生することもある。この場合、同期電動機３は、所望のトルクを発生することができない。このため、本実施の形態においては、永久磁石が永久減磁しないように、磁石温度保護装置１８が設けられる。

この磁石温度保護装置１８には、同期電動機３に流れ込む電流の検出値が入力される。また、磁石温度保護装置１８には、同期電動機３のステータ等、ロータ以外の部分に設けられたサーミスタ（図示せず）から、サーミスタ温度の検出値が入力される。さらに、磁石温度保護装置１８には、カゴ負荷検出手段１４から、カゴ負荷の検出状態が入力される。

そして、磁石温度保護装置１８は、電流の検出値、サーミスタ温度の検出値、カゴ負荷の検出状態に基づいて、永久磁石の推定温度を演算する。この永久磁石の推定温度に基づいて、磁石温度保護装置１８は、速度パターン生成手段１５にエレベータの起動可否指令を送出する。

具体的には、永久磁石の推定温度が永久磁石を保護しなくてもよい低温の場合、磁石温度保護装置１８は、速度パターン生成手段１５に起動可指令を送出する。この場合、速度パターン生成手段１５は、カゴ８の速度パターンを生成する。このパターン指令に対応した速度指令に基づいて、同期電動機３が駆動する。この駆動により、カゴ８が走行する。すなわち、永久磁石を保護しなくてもよい温度の場合は、同期電動機３の起動を可とし、エレベータの運転が維持される。

一方、永久磁石の推定温度が永久磁石を保護すべき高温の場合、磁石温度保護装置１８は、速度パターン生成手段１５に起動不可指令を送出する。この場合、速度パターン生成手段１５は、カゴ８の速度パターンを生成しない。従って、カゴ８の速度パターンに対応した速度指令が送出されない。このため、カゴ８は走行しない。すなわち、永久磁石が減磁する限界温度に達する前に、同期電動機３の起動を不可とし、エレベータは停止する。

以下、本実施の形態の磁石温度保護装置１８を具体的に説明する。
まず、図２を用いて、磁石温度保護装置１８の構成の概要を説明する。
図２はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置を示すブロック図である。
磁石温度保護装置１８は、磁石温度推定手段１９とエレベータ運転モード判定手段２０とを備える。

磁石温度推定手段１９は、同期電動機３に流れ込む電流検出値、サーミスタ温度、カゴ負荷の検出状態に基づいて、永久磁石の推定温度を演算する機能を備える。エレベータ運転モード判定手段２０は、永久磁石の推定温度に基づいたエレベータの起動可否指令を速度パターン生成手段１５に送出する機能を備える。

次に、図３を用いて、永久磁石の推定温度の演算方法を具体的に説明する。
図３はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置内の磁石温度推定手段を示すブロック図である。

本実施の形態の磁石温度保護装置１８は、永久磁石の残留磁束密度の温度特性を利用して、永久磁石の推定温度を演算する。ここで、永久磁石の残留磁束密度の温度特性は、温度上昇当たりの低下率として示される。例えば、代表的なＮｅ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の残留磁束密度の温度特性は、−０．１％／Ｋである。この場合、Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の温度が１０Ｋ上昇すると、残留磁束密度が１％低下する。この残留磁束密度の低下に伴って、同期電動機３の誘起電圧が１％低下する。

この場合、エレベータを同一負荷・走行条件で運転するためには、同期電動機３に同一トルクを出力させる必要がある。具体的には、誘起電圧が１％低下した分だけ、トルク電流を１％増加して補う必要がある。すなわち、エレベータを同一負荷・走行条件で運転する際に、同期電動機３のトルク電流が１％増加した場合、Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の温度が１０Ｋ上昇していると推定することができる。本実施の形態においては、上記特性を一般化した次の（１）式で、現在の永久磁石の推定温度Ｔ_１を演算する。

Ｔ_１＝（Ｉ_１／Ｉ_Ｂ＊１００−１００）／Ａ＋Ｔ_Ｂ （１）
ただし、Ａは温度上昇当たりの残留磁束密度の低下率、Ｉ_１は現在のトルク電流、Ｉ_Ｂは基準電流、Ｔ_Ｂは同期電動機３に基準電流Ｉ_Ｂが流れているときの永久磁石の基準温度である。

そこで、本実施の形態においては、エレベータの据付調整の最終段階に、基準測定モードが設定される。この基準測定モードは、据付作業員により手動で設定される場合もある。この基準測定モードでエレベータが運転されているとき、磁石温度推定手段１９の初期基準電流・温度記憶手段２１は、同期電動機３に流れ込む電流の値を基準電流Ｉ_Ｂとして記憶する。また、磁石温度推定手段１９の初期基準電流・温度記憶手段２１は、サーミスタ温度の値を基準温度Ｔ_Ｂとして記憶する。

その後、磁石温度診断モードが設定される。この磁石温度診断モードでは、基準測定モードと同一負荷・走行条件でエレベータが運転される。この磁石温度診断モードでエレベータが運転されているとき、磁石温度保護装置１８の診断モード電流記憶手段２２は、同期電動機３に流れ込む電流の値を現在のトルク電流Ｉ_１として記憶する。

そして、磁石温度保護装置１８の磁石温度演算手段２３は、現在のトルク電流Ｉ_１、基準電流Ｉ_Ｂ、基準温度ＴＢ、予め記憶してある残留磁束密度の低下率Ａを（１）式に代入して、永久磁石の推定温度Ｔ_１を演算する。

次に、図４を用いて、エレベータの運転モードの判定方法を説明する。
図４はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置内のエレベータ運転モード判定手段を示すブロック図である。

図４に示すように、エレベータ運転モード判定手段２０には、永久磁石の推定温度Ｔ_１が入力される。さらに、エレベータ運転モード判定手段２０には、基準温度Ｔ_ＣＨ、Ｔ_ＣＬが入力される。基準温度Ｔ_ＣＨは、エレベータの起動を阻止するために、予め設定された上限温度である。また、基準温度Ｔ_ＣＬは、エレベータの起動を阻止した後にエレベータを復帰させるために予め設定された復帰温度である。

そして、エレベータ運転モード判定手段２０は、永久磁石の推定温度Ｔ_１と基準温度Ｔ_ＣＨ、Ｔ_ＣＬとの比較結果に基づいて、エレベータの起動可否指令を速度パターン生成手段１５に送出する。エレベータ運転モード判定手段２０は、タイムスケジュールに設定された一定間隔毎に、磁石温度診断モード指令を速度パターン生成手段１５に送出する。このタイミングで、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの運転モードを判定する。

次に、図５〜図６を用いて、磁石温度推定手段１９の具体的な動作を説明する。
まず、図５を用いて、基準測定モード時の動作を説明する。
図５はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置の基準モード設定時の動作を説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ１では、磁石温度推定手段１９は、基準測定モードであるか否かを判定する。基本測定モードでない場合は、動作が終了する。これに対し、ステップＳ１で基準測定モードである場合は、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、無負荷状態のカゴ８が、最上階等からＤＮ運転を開始する。

その後、ステップＳ３に進み、磁石温度推定手段１９は、カゴ８が一定速度で走行中か否かを判定する。具体的には、カゴ８が定格速度で走行中か否かが判定される。そして、カゴ８が一定速度で走行中になるまで待機する。その後、カゴ８が一定速度で走行中になると、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、初期基準電流・温度記憶手段２１が、基準電流の値Ｉ_Ｂと基準温度の値Ｔ_Ｂとを記憶する。その後、ステップＳ５で、無負荷状態のカゴ８のＤＮ運転が終了し、動作が終了する。

次に、図６を用いて、磁石温度診断モード時の動作を説明する。
図６はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置の磁石温度診断モード時の動作を説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ１１では、磁石温度推定手段１９は、磁石温度診断モードであるか否かを判定する。磁石温度診断モードでない場合は、動作が終了する。

これに対し、磁石温度診断モードである場合は、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、磁石温度推定手段１９は、カゴ８内が無負荷状態であるか否かを判定する。無負荷状態でなければ、カゴ８内が無負荷状態になるまで、エレベータの通常サービスが継続する。そして、カゴ８内が無負荷状態になると、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、無負荷状態のカゴ８がＤＮ運転を開始する。このとき、カゴ８が最上階等にいない場合は、カゴ８は、最上階に走行した後にＤＮ運転を開始する。

その後、ステップＳ１４に進み、磁石温度推定手段１９は、カゴ８が一定速度で走行中か否かを判定する。磁石温度診断モードは、エレベータの通常運転中の状況で実施される。すなわち、特別な速度設定は行われない。このため、カゴ８が定格速度で走行中か否かが判定される。そして、カゴ８が一定速度で走行中になるまで待機する。その後、カゴ８が一定速度で走行中になると、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、診断モード電流記憶手段２２が現在のトルク電流Ｉ_１の値を取得し、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、磁石温度演算手段２３が永久磁石の推定温度Ｔ_１を演算し、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、無負荷状態のカゴ８がＤＮ運転を終了し、動作が終了する。なお、ステップＳ１６とＳ１７の順序は逆でもよい。

次に、図７〜図１０を用いて、エレベータ運転モード判定手段２０の具体的な動作とそのときの永久磁石の温度の推移とを説明する。
本実施の形態においては、２種類の運転モードの判定方法を選択できるようになっている。

まず、図７と図８とを用いて、最も基本的な判定方法として、運転モードの判定方法の一方が選択されている場合を説明する。
図７はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置でエレベータの運転モードを判定する際の動作を説明するためのフローチャートである。

図７に示すように、ステップＳ２１では、エレベータ運転モード判定手段２０は、永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＨ以上か否かを判定する。永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＨよりも小さい場合は、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。その結果、エレベータは起動可となり、動作が終了する。

これに対し、ステップＳ２１で永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＨ以上の場合は、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動不可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。その結果、エレベータは起動不可となり、動作が終了する。

図８はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置を利用したときの永久磁石の温度推移を説明するためのタイミングチャートである。

図８の下段の横軸は時間である。図８の下段の縦軸は永久磁石の温度である。図８の上段の横軸は時間である。図８の上段の縦軸はエレベータの起動可否状態である。

図８の下段に示すように、時刻ｔ０において、エレベータの起動後、磁石温度診断モードは、一定期間ｔα毎に実施される。すなわち、一定期間ｔα毎に永久磁石の温度が推定され、エレベータの起動可否が判定される。このとき、エレベータの高負荷・高頻度運転が継続すると、時間の経過と共に永久磁石の温度は上昇する。

しかしながら、図８の下段においては、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３では、永久磁石の推定温度Ｔ_１≧基準温度Ｔ_ＣＨが成立していない。このため、図８の上段に示すように、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３では、エレベータは起動可の状態２４を継続する。

その後、時刻ｔ４において、永久磁石の推定温度Ｔ_１は、基準温度Ｔ_ＣＨに到達する。すなわち、永久磁石の推定温度Ｔ_１≧基準温度Ｔ_ＣＨが成立する。このため、エレベータは起動不可の状態２５となる。その後、少なくとも、時刻ｔ５まではエレベータが起動されることはない。

エレベータの起動停止中、同期電動機３は発熱状態にない。このため、永久磁石の推定温度Ｔ_１は低下する。そして、時刻ｔ５において、永久磁石の推定温度Ｔ_１≧基準温度Ｔ_ＣＨが成立しなくなる。このため、エレベータは起動可の状態２４となる。

その後、エレベータの起動が継続される。このとき、再度、高負荷・高頻度運転が継続されると、時間の経過と共に磁石の推定温度Ｔ_１は上昇する。そして、時刻ｔ６において、永久磁石の推定温度Ｔ_１≧基準温度Ｔ_ＣＨが再び成立する。このため、エレベータは起動不可の状態２５となる。このように、磁石温度診断モードの実施間隔によって、エレベータは起動可の状態２４と起動不可の状態２５とを繰り返す。

次に、図９と図１０とを用いて、復帰後のエレベータの連続走行時間を改善する判定方法として、運転モードの判定方法の他方が選択されている場合を説明する。
図９はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置でエレベータの運転モードを判定する際の動作を説明するためのフローチャートである。

図９に示すように、ステップＳ３１では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータが起動不可中か否かを判定する。エレベータが起動不可中でなければ、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、エレベータ運転モード判定手段２０は、永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＨ以上か否かを判定する。

永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＨよりも小さい場合は、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。その結果、エレベータは起動可となり、動作が終了する。

これに対し、ステップＳ３２で永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＨ以上の場合は、ステップＳ３４に進む。ステップＳ３４では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動不可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。その結果、エレベータは起動不可となり、動作が終了する。

一方、ステップＳ３１でエレベータが起動不可中であれば、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、エレベータ運転モード判定手段２０は、永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＬ以上か否かを判定する。

永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＬ以上の場合は、ステップＳ３６に進む。ステップＳ３６では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動不可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。その結果、エレベータは起動不可となり、動作が終了する。

これに対し、ステップＳ３５で永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＬよりも小さい場合は、ステップＳ３７に進む。ステップＳ３７では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。その結果、エレベータは起動可となり、動作が終了する。

図１０はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用電動機の温度保護装置を利用したときの永久磁石の温度推移を説明するためのタイミングチャートである。

図８と同様に、時刻ｔ４において、永久磁石の推定温度Ｔ_１は、基準温度Ｔ_ＣＨに到達する。すなわち、永久磁石の推定温度Ｔ_１≧基準温度Ｔ_ＣＨが成立する。このため、エレベータは起動不可の状態２５となる。その後、少なくとも、時刻ｔ５まではエレベータが起動されることはない。

エレベータの起動停止中、同期電動機３は発熱状態にない。このため、永久磁石の推定温度Ｔ_１は低下する。しかしながら、時刻ｔ５において、永久磁石の推定温度Ｔ_１＞基準温度Ｔ_ＣＬが成立する。このため、エレベータは起動不可の状態２５を維持する。その後、時刻ｔ６においても、永久磁石の推定温度Ｔ_１＞基準温度Ｔ_ＣＬが成立する。このため、エレベータは起動不可の状態２５を維持する。

その後、時刻ｔ７において、永久磁石の推定温度Ｔ_１＞基準温度Ｔ_ＣＬが不成立となる。このため、エレベータは起動可の状態２４となる。その後、再度、高負荷・高頻度運転が継続したとしても、永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＨに到達するまで、エレベータは起動可の状態２４を継続する。

以上で説明した実施の形態１によれば、基準電流Ｉ_Ｂの値と基準温度Ｔ_Ｂの値とを記憶したときの条件で同期電動機３を駆動した場合に同期電動機３に流れるトルク電流Ｉ_１の値、基準電流Ｉ_Ｂの値、基準温度Ｔ_Ｂの値、永久磁石の磁束密度の温度特性に基づいて、永久磁石の温度が推定される。すなわち、物理量として検出できる電流値等に基づいて、永久磁石の温度を推定することができる。

このため、永久磁石の温度の推定精度を向上することができる。これにより、永久磁石の永久減磁を防止しつつ、エレベータの運転を継続することができる。また、実際の永久磁石の温度が保護する必要のない温度のときにエレベータを停止させることがない。このため、エレベータのサービス低下を防止することができる。

また、カゴ８が無負荷状態で走行しているときの基準電流Ｉ_Ｂの値と基準温度Ｔ_Ｂの値等に基づいて、永久磁石の温度が推定される。このため、カゴ８内の利用者による負荷変動の影響を取り除くことができる。このため、永久磁石の温度の推定精度をより向上することができる。

さらに、カゴ８が下降しているときの基準電流Ｉ_Ｂの値と基準温度Ｔ_Ｂの値等に基づいて、永久磁石の温度が推定される。このため、基準電流Ｉ_Ｂの値が大きくなる。これにより、永久磁石の温度上昇時の差分電流も大きく検出することができる。その結果、永久磁石の温度の推定精度をより向上することができる。ただし、カゴ８が上昇しているときの基準電流Ｉ_Ｂの値と基準温度Ｔ_Ｂの値等に基づいて、永久磁石の温度が推定してもよい。この場合も、所望の精度で、永久磁石の温度を推定することができる。

加えて、カゴ８が一定速度で走行しているときの基準温度Ｔ_Ｂの値と基準電流Ｉ_Ｂの値等に基づいて、永久磁石の温度が推定される。このため、同期電動機３に流れ込む電流検出値の誤差を小さくすることができる。これにより、永久磁石の温度の推定精度をより向上することができる。

また、永久磁石の推定温度Ｔ_１が限界温度として設定された基準温度Ｔ_ＣＨ以上の場合に、同期電動機３の起動が不可となる。このため、永久磁石の温度が限界温度となる前に、永久磁石を保護することができる。

さらに、同期電動機３の起動が不可となった後は、永久磁石の推定温度Ｔ_１が復帰温度として設定された基準温度Ｔ_ＣＬ以下となった場合に、同期電動機３の起動が可とすることもできる。このため、エレベータの停止時間は長くなるものの、エレベータの復帰後運転の走行時間を長くすることができる。これにより、エレベータのサービスを向上することができる。

実施の形態２．
図１１はこの発明の実施の形態２におけるエレベータ用電動機の温度保護装置が利用されるエレベータシステムの構成図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態１の磁石温度保護装置１８は、永久磁石の推定温度に基づいて、エレベータの起動可否指令を送出していた。一方、実施の形態２の磁石温度保護装置１８は、永久磁石の推定温度に基づいて、エレベータの起動可否指令に加え、負荷制限指令を送出する。

この負荷制限指令は、乗車可能重量判定手段２６に入力される。この乗車可能重量判定手段２６は、カゴ負荷検出手段１４から、カゴ負荷の検出値も入力される。この乗車可能重量判定手段２６は、負荷制限指令の入力時にのみ動作する。

具体的には、カゴ負荷が負荷制限中の最大カゴ重量よりも小さい場合、乗車可能重量判定手段２６は、エレベータの起動可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。これに対し、カゴ負荷が負荷制限中の最大カゴ重量よりも大きい場合、乗車可能重量判定手段２６は、エレベータの起動不可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。

速度パターン生成手段１５は、磁石温度保護装置１８からのエレベータの起動可否指令と乗車可能重量判定手段２６からのエレベータの起動可否指令との論理積に基づいて、エレベータの走行可否を判定する。具体的には、速度パターン生成手段１５は、磁石温度保護装置１８と乗車可能重量判定手段２６との双方から起動可指令が入力されたときのみ、速度指令を送出する。この速度指令により、カゴ８の走行がコントロールされる。

なお、負荷制限指令は、カゴ内インジケータ９や乗場インジケータにも送出される。カゴ内インジケータ９や乗場インジケータでは、負荷制限指令が入力された場合に、重量制限中である旨を表示する。この表示により、カゴ８内や乗場にいるエレベータの利用者は、重量制限中である旨を認識することができる。

次に、図１２を用いて、磁石温度保護装置１８の構成を説明する。
図１２はこの発明の実施の形態２におけるエレベータ用電動機の温度保護装置を示すブロック図である。

図１２に示すように、エレベータ運転モード判定手段２０は、永久磁石の推定温度Ｔ_１と基準温度Ｔ_ＣＨ、Ｔ_ＣＬ、Ｔ_ＣＭとの比較結果に基づいて、エレベータの起動可否指令や負荷制限指令を送出する機能を備える。

次に、図１３を用いて、エレベータの運転モードの判定方法を説明する。
図１３はこの発明の実施の形態２におけるエレベータ用電動機の温度保護装置内のエレベータ運転モード判定手段を示すブロック図である。

実施の形態１のエレベータ運転モード判定手段２０には、基準温度Ｔ_ＣＨ、Ｔ_ＣＬが入力されていた。一方、実施の形態２のエレベータ運転モード判定手段２０には、基準温度Ｔ_ＣＨ、Ｔ_ＣＬに加え、基準温度Ｔ_ＣＭも入力される。この基準温度Ｔ_ＣＭは、基準温度Ｔ_ＣＬより基準温度Ｔ_ＣＨよりも低温かつ基準温度Ｔ_ＣＬよりも高温に設定されている。

次に、図１４と図１５とを用いて、エレベータ運転モード判定手段２０の具体的な動作とそのときの永久磁石の温度の推移とを説明する。
図１４はこの発明の実施の形態２におけるエレベータ用電動機の温度保護装置でエレベータの運転モードを設定する際の動作を説明するためのフローチャートである。

まず、ステップＳ４１では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータが起動不可中か否かを判定する。エレベータが起動不可中でなければ、ステップＳ４２に進む。ステップＳ４２では、エレベータ運転モード判定手段２０は、永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＭ以上か否かを判定する。

永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＭよりも小さい場合は、ステップＳ４３に進む。ステップＳ４３では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。その結果、エレベータは起動可となり、動作が終了する。

これに対し、ステップＳ４２で永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＭ以上の場合は、ステップＳ４４に進む。ステップＳ４４では、エレベータ運転モード判定手段２０は、永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＨ以上か否かを判定する。

永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＨよりも小さい場合は、ステップＳ４５に進む。ステップＳ４５では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動可指令を速度パターン生成手段１５に送出するとともに、負荷制限指令を、カゴ内インジケータ９、乗場インジケータ、乗車可能重量判定手段２６に送出する。その結果、エレベータは乗車制限付起動可となり、動作が終了する。

これに対し、ステップＳ４４で永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＨ以上の場合は、ステップＳ４６に進む。ステップＳ４６では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。その結果、エレベータ起動不可となり、動作が終了する。

一方、ステップＳ４１でエレベータが起動不可中であれば、ステップＳ４７に進む。ステップＳ４７では、エレベータ運転モード判定手段２０は、永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＬよりも大きいか否かを判定する。

永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＬよりも大きい場合は、ステップＳ４６に進み、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動不可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。その結果、エレベータは起動不可となり、動作が終了する。

これに対し、ステップＳ４７で永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＬ以下の場合は、ステップＳ４８に進む。ステップＳ４８では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。その結果、エレベータは起動可となり、動作が終了する。

次に、図１５を用いて、図１４のフローによって設定された運転モード時の永久磁石の温度推移を説明する。
図１５はこの発明の実施の形態２におけるエレベータ用電動機の温度保護装置を利用したときの永久磁石の温度推移を説明するためのタイミングチャートである。

時刻ｔ０から、エレベータが高負荷・高頻度運転を継続すると、時間の経過と共に永久磁石の温度は上昇する。時刻ｔ１、ｔ２では、永久磁石の推定温度Ｔ_１＞基準温度Ｔ_ＣＭが不成立である。このため、エレベータは起動可の状態２４を継続する。そして、時刻ｔ３において、永久磁石の推定温度Ｔ_１は、基準温度Ｔ_ＣＭを上回る。

このとき、基準温度Ｔ_ＣＨ≧永久磁石の推定温度Ｔ_１＞基準温度Ｔ_ＣＭ が成立する。このため、エレベータは乗車制限付起動可の状態２７となる。このため、時刻ｔ３以降の磁石温度Ｔ_１の上昇を抑制することができる。すなわち、永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＨに到達するまでの時間が長くなる。このため、エレベータは、負荷の制限を受けるものの、起動可の状態を継続する。

以上で説明した実施の形態２によれば、永久磁石の推定温度Ｔ_１が負荷制限温度として設定されたＴ_ＣＭよりも高い場合は、負荷を制限した状態で、同期電動機３の起動が可となる。このため、永久磁石の温度上昇を抑制することができる。この抑制により、エレベータを長時間走行させることができる。これにより、エレベータのサービスを向上することができる。

実施の形態３．
図１６はこの発明の実施の形態３におけるエレベータ用電動機の温度保護装置でエレベータの運転モードを判定する際の動作を説明するためのフローチャートである。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態１の運転モードの設定方法の他方は、エレベータが起動不可となった後に永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＬよりも低くなった場合に、エレベータの起動を可としていた。一方、実施の形態３の運転モードの設定方法では、エレベータが起動不可となった後に所定時間が経過した場合に、エレベータの起動を可とする。

具体的には、図１６に示すように、ステップＳ５１では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータが起動不可中か否かを判定する。エレベータが起動不可中でなければ、ステップＳ５２に進む。ステップＳ５２では、エレベータ運転モード判定手段２０は、永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＨ以上か否かを判定する。

永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＨよりも小さい場合は、ステップＳ５３に進む。ステップＳ５３では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。その結果、エレベータは起動可となり、動作が終了する。

これに対し、ステップＳ５２で永久磁石の推定温度Ｔ_１が基準温度Ｔ_ＣＨ以上の場合は、ステップＳ５４に進む。ステップＳ５４では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動不可指令を速度パターン生成手段１５に送出するとともに、タイマＴを設定する。その結果、エレベータは起動不可となるとともに、タイマＴのカウントが開始され、動作が終了する。

一方、ステップＳ５１でエレベータが起動不可中であれば、ステップＳ５５に進む。ステップＳ５５では、エレベータ運転モード判定手段２０は、タイマＴが予め設定された復帰時間Ｔ_Ｒ以上か否かを判定する。

タイマＴが復帰時間Ｔ_Ｒよりも小さい場合は、ステップＳ５６に進む。ステップＳ５６では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動不可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。その結果、エレベータは起動不可となり、動作が終了する。

これに対し、ステップＳ５５でタイマＴが復帰時間Ｔ_Ｒ以上の場合は、ステップＳ５７に進む。ステップＳ５７では、エレベータ運転モード判定手段２０は、エレベータの起動可指令を速度パターン生成手段１５に送出する。その結果、エレベータ起動可となり、動作が終了する。

以上で説明した実施の形態３によれば、同期電動機３の起動が不可となった後、所定の復帰時間Ｔ_Ｒが経過した場合に、同期電動機３の起動が可となる。このため、磁石温度診断モードによるエレベータの起動が不要となる。これにより、温度保護機能を備えたシステムを簡易にすることができる。

なお、磁石温度保護装置１８を適用するエレベータにおいて、ローピング方式は、１：１、２：１等任意でよい。さらに、トラクション式エレベータに限らず、巻動式等のエレベータでもよい。

また、実施の形態１及び２では、サーミスタ温度の検出値を基準温度Ｔ_Ｂとしていた。しかしながら、同期電動機３に必ず温度センサが設けられているとは限らない。従って、保守員が基準温度Ｔ_Ｂを設定してもよい。例えば、室温まで巻上機２が冷えている状態で、基準測定モード中の室温を温度計で測定した値を基準温度Ｔ_Ｂとしてもよい。

また、実施の形態１及び２では、エレベータの起動後、一定間隔で磁石温度診断モードになっていた。しかしながら、エレベータの高負荷・高頻度運転後に、磁石温度診断モードを設定してもよい。

１ 電力変換器、 ２ 巻上機、 ３ 同期電動機、 ４ 綱車、 ５ ブレーキ、
６ 吊りロープ、 ７ 釣合い錘、 ８ カゴ、 ９ カゴ内インジケータ、
１０ エンコーダ、 １１ 制御ブロック、 １２ 回転速度・磁極位置演算手段、
１３ カゴ位置演算手段、 １４ カゴ負荷検出手段、 １５ 速度パターン生成手段、
１６ 速度制御器、 １７ 電流制御器、 １８ 磁石温度保護装置、
１９ 磁石温度推定手段、 ２０ エレベータ運転モード判定手段、
２１ 初期基準電流・温度記憶手段、 ２２ 診断モード電流記憶手段、
２３ 磁石温度演算手段、 ２４ 起動可の状態、 ２５ 起動不可の状態、
２６ 乗車可能重量判定手段、 ２７ 乗車制限付起動可の状態

Claims (8)

1. エレベータの巻上機に設けられた電動機を基準温度で駆動したときに前記電動機に流れる基準電流の値と前記基準温度の値とを記憶する記憶手段と、
   前記基準電流の値と前記基準温度の値とを記憶したときの条件で前記電動機を駆動した場合に前記電動機に流れる電流の値、前記基準電流の値、前記基準温度の値、前記電動機のロータに配置された磁石の磁束密度の温度特性に基づいて、前記磁石の温度を推定する推定手段と、
   を備えたことを特徴とするエレベータ用電動機の温度保護装置。
2. 前記記憶手段は、前記電動機により前記エレベータのカゴを無負荷状態で走行させているときに前記基準電流の値と前記基準温度の値とを記憶する
   ことを特徴とする請求項１記載のエレベータ用電動機の温度保護装置。
3. 前記記憶手段は、前記電動機により前記エレベータのカゴを下降させているときに前記基準電流の値と前記基準温度の値とを記憶する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエレベータ用電動機の温度保護装置。
4. 前記記憶手段は、前記電動機により前記エレベータのカゴを一定速度で走行させているときに前記基準電流の値と前記基準温度の値とを記憶する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のエレベータ用電動機の温度保護装置。
5. 前記磁石の推定温度が所定の限界温度以上の場合に、前記電動機の起動を不可とする判定手段、
   を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のエレベータ用電動機の温度保護装置。
6. 前記判定手段は、前記電動機の起動を不可とした後は、前記限界温度よりも低温の復帰温度よりも前記磁石の推定温度が低くなった場合に、前記電動機の起動を可とする
   ことを特徴とする請求項５記載のエレベータ用電動機の温度保護装置。
7. 前記判定手段は、前記限界温度よりも低温かつ前記復帰温度よりも高温の負荷制限温度よりも前記磁石の推定温度が高い場合は、前記電動機にかかる負荷を制限した状態で、前記電動機の起動を可とする
   ことを特徴とする請求項６記載のエレベータ用電動機の温度保護装置。
8. 前記判定手段は、前記電動機の起動を不可とした後は、所定時間が経過した場合に、前記電動機の起動を可とする
   ことを特徴とする請求項５記載のエレベータ用電動機の温度保護装置。

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