JPWO2018011838A1 - エレベータ装置 - Google Patents

Abstract

エンコーダ故障時に、モータに電圧を印加し電機子インダクタンスから磁極を推定する手段があるが、正確に磁極位置を演算することは難しい。よって、演算した磁極位置を誤るとモータの反転等の不安定動作が生じ、安全性を担保できない可能性がある。そこで、モータエンコーダの異常を検出した時からシーブの回転が停止するまでのモータ電流及びガバナプーリの回転量を記憶するモータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部と、モータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部の情報を元に、シーブの回転が停止した時のモータ磁極位置を演算するモータ磁極位置演算部と、モータエンコーダ異常検出による非常停止後、モータ磁極位置演算部により演算したモータ磁極位置を用いてエレベータを再起動し、最寄り階まで乗りかごを移動する最寄り階駆動部と、モータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部からの情報を元に、現在のモータ磁極位置を演算し続ける速度制御部とを備えた。

Description

本発明は、エレベータ装置に関する。

現在のエレベータの主流である永久磁石同期モータは、磁極位置を正確に把握して正確な電流を流さなければ、回転制御させることができない。そのため、磁極検出手段であるエンコーダが故障した場合は安全のためエレベータを非常停止させるため、復旧に時間が掛かる。この復旧を行うため、エンコーダ故障による非常停止時に、モータに電圧を印加し、電機子インダクタンスから磁極を推定する手段がある(特許文献1)。

特開平１１−６０１０３号公報

上記従来技術では電機子インダクタンスから磁極位置を演算するため、正確に磁極位置を演算することは難しい。よって、演算した磁極位置を誤るとモータの反転等の不安定動作が生じ、安全性を担保できない可能性がある。そこで、本発明が解決する課題は、モータエンコーダ故障時の磁極位置演算精度を向上させることである。

上記課題を解決するために本発明は、主ロープを巻回したシーブを軸とする同期電動機と、主ロープを介して締結された乗りかごと、同期電動機の回転を制御するインバータ装置と、インバータ装置の同期電動機側に設けたモータ電流測定用の電流検出器と、乗りかごに連結されたガバナロープを巻回したガバナプーリと、同期電動機の回転を制動するブレーキと、同期電動機の軸に固定された同期電動機の回転に応じてパルス信号を出力するモータエンコーダと、ガバナプーリに締結されガバナプーリの回転に応じてパルス信号を出力するガバナエンコーダと、電流検出器、モータエンコーダ及びガバナエンコーダからの信号を取り込んで、同期電動機及びガバナプーリの回転量を算出することで、乗りかごの運転を制御するエレベータ制御装置とを有するエレベータ装置において、
エレベータ装置は、モータエンコーダの異常を検出した時からシーブの回転が停止するまでのモータ電流及びガバナプーリの回転量を記憶するモータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部と、モータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部の情報を元に、シーブの回転が停止した時のモータ磁極位置を演算するモータ磁極位置演算部と、モータエンコーダ異常検出による非常停止後、モータ磁極位置演算部により演算したモータ磁極位置を用いてエレベータを再起動し、最寄り階まで乗りかごを移動する最寄り階駆動部と、モータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部からの情報を元に、現在のモータ磁極位置を演算し続ける速度制御部とを備えた。

電機子インダクタンスから磁極を推定するよりも磁極位置演算精度を向上できる。

一実施例によるエレベータ装置概略構成図 図１に示したエレベータ制御装置の概略構成を示すブロック構成図 図２に示したエレベータ制御装置の処理動作を示すフローチャート 図２に示したモータ電流とモータエンコーダ及びガバナエンコーダ、磁極位置の関係を示す波形図

以下、発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施例によるエレベータ装置を示す概略構成図である。

主ロープ１を巻回したシーブ２は、回転を制動するブレーキ３を備えた同期電動機４によって回転され、主ロープ１を介してエレベータの乗りかご５とカウンターウエイト６とを昇降駆動するように構成されている。また、乗りかご５にはガバナロープ７が締結されており、ガバナプーリ８に巻回されている。同期電動機４の軸には回転に応じてパルス信号を出力するモータエンコーダ９、ガバナプーリ８にも同様に回転に応じてパルス信号を出力するガバナエンコーダ１０が取り付けられている。電源として利用する三相交流電源１１には、インバータ装置１２を介してその出力側のモータ出力線が同期電動機４に接続されている。

またインバータ装置１２の出力側には、モータエンコーダ９の故障などの非常時にインバータ装置１２を停止させるが、その際に、インバータ装置１２から同期電動機４へのモータ出力線を三相短絡させてダイナミックブレーキを利かせて停止までに要する時間を短縮させるダイナミックブレーキ装置１３と、インバータ装置１２から出力されたモータ電流を検出する電流検出器１４とが備えられている。エレベータ制御装置１５には、同期電動機４の回転に応じてパルス信号を出力するモータエンコーダ９からの速度信号と、インバータ装置１２から出力された電流を検出する電流検出器１４からの電流信号とが取り込まれ、乗りかご５を昇降制御するための指令値に基づいて同期電動機４を駆動するようにインバータ装置１２を制御している。

図２は、上述したエレベータ制御装置１５の概略構成を示すブロック構成図である。エレベータ制御装置１５には、モータエンコーダ９、ガバナエンコーダ１０、電流検出器１４、扉開走行や停電など非常時検出の要因であるその他１６の信号を監視してモータエンコーダ９の異常を検出し、この非常時検出があったとき、ダイナミックブレーキ装置１３を作動させてエレベータを制動する非常時制動部１７が構成されている。この非常時制動部１７に関連して、エレベータ制御装置１５には、モータエンコーダ９の異常を検出するモータエンコーダ故障検出部１８と、モータ電流を電流検出器から継続して取得するモータ電流取得部１９と、ガバナプーリの回転に応じたパルス信号をガバナエンコーダから取得しガバナプーリの回転量を算出するガバナプーリ回転量取得部２０と、モータエンコーダの異常を検出した時からシーブの回転が停止するまでのモータ電流及びガバナプーリの回転量を記憶するモータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部２１と、モータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部の情報を元に、前記シーブの回転が停止した時のモータ磁極位置を演算するモータ磁極位置演算部２２と、このモータ磁極位置演算部２２により演算したモータ磁極位置を用いて非常停止後のエレベータを再起動して最寄り階まで乗りかごを移動する最寄り階駆動部２３と、モータ磁極演算部にて演算した同期電動機の回転量及び回転速度を元に速度制御を行う速度制御部２４と、これらの各部を制御するプログラムを格納した記憶部２５と、このプログラムに基づいて各部を制御する制御部２６とを有している。

図３は、図２に示したエレベータ制御装置１５の処理動作を示すフローチャートである。ステップＳ１のエレベータの通常運転中に、モータエンコーダ故障検出部１８は、ステップＳ２でモータエンコーダ９の異常を監視している。この監視によって異常が検出された場合、非常時制動部１７はインバータ装置１２を停止させブレーキ２による制動を開始させると共に、ステップＳ３でダイナミックブレーキ装置１３を作動させてエレベータを制動する。このとき、モータ電流取得部１８は、ステップＳ４でモータエンコーダ故障検出部１８による検出タイミングから、モータ電流を電流検出器１４から取得し、モータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部２１に記憶させる。また、ガバナプーリ回転量取得部２０は、ステップＳ４でモータエンコーダ故障検出のタイミングからガバナプーリの回転に伴うパルス信号をガバナエンコーダから取得しガバナプーリ回転量を算出、モータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部２１に記憶させる。

図４に示す波形図のように、モータエンコーダ正常状態ｔ１以前はモータエンコーダ９によるモータの磁極位置２７を得ることができるが、モータエンコーダ異常検出後のｔ１以降は磁極位置を検出することはできない。

ステップＳ５でモータ磁極位置演算部２２にてモータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部に記憶された情報を元に、シーブ２の回転が停止した時のモータ磁極位置２８を演算する。その方法としては、モータエンコーダ９に異常が生じ、捕捉できなかったモータエンコーダ信号をガバナエンコーダ信号から算出する。具体的には、図４に示すように、シーブ２の回転が停止し、モータ電流が流れなくなる時点ｔ２のガバナエンコーダ信号を算出する。その後、ガバナエンコーダ信号からモータエンコーダ信号を算出するが、回転径及び分解能が異なるため、変換を行った上でガバナプーリ８の回転量から同期電動機４の回転量を算出する。このようにして求めた同期電動機４の回転量、つまり同期電動機４の磁極位置の変化量をモータエンコーダ９の異常検出直前の磁極位置に加えることで、現在のモータ磁極位置２８を演算することができる。その後、最寄り階駆動部２３は、ステップＳ６でモータ磁極位置演算部２２により演算して決定したモータ磁極位置を用いて非常停止後のエレベータを再起動する。かごの昇降量であるガバナエンコーダ１０から演算したモータ磁極位置を使用しているため、モータ磁極位置誤りによる同期電動機４の反転や脱調など同期電動機４の不安定動作が生じる可能性を少なくすることができる。その後は、ステップＳ７でエレベータの動作を監視し、異常動作がないかどうかを判定する。判定の結果、異常がなければステップＳ９で最寄り階着床運転を開始する。この際、速度制御部２４はモータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部２１からの情報を元に、モータ磁極位置を演算し続けることで、速度制御を用いて最寄階着床運転を行うことが可能となる。その後、Ｓ１０にて最寄階着床するまでＳ７での監視及びＳ９での最寄階着床運転を繰り返す。一方、ステップＳ７の判定の結果、異常があればステップＳ８で再起動運転を中止とし、その場でエレベータを休止状態とする。

このように、かごの昇降量であるガバナエンコーダ１０のパルス信号を用いることで、モータ電流や電機子インダクタンスからの演算よりも磁極位置演算精度を向上することができる。また、速度制御を用いて最寄階着床運転を行うことが可能となる。

なお、上述した本実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。

１ 主ロープ
２ シーブ
３ ブレーキ
４ 同期電動機
５ 乗りかご
６ カウンターウエイト
７ ガバナローブ
８ ガバナシーブ
９ モータエンコーダ
１０ ガバナエンコーダ
１１ 三相交流電源
１２ インバータ装置
１３ ダイナミックブレーキ装置
１４ 電流検出器
１５ エレベータ制御装置
１６ その他非常制動の要因
１７ 非常時制動部
１８ モータエンコーダ異常検出部
１９ モータ電流取得部
２０ ガバナプーリ回転量取得部
２１ モータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部
２２ モータエンコーダ磁極位置演算部
２３ 最寄り階駆動部
２４ 速度制御部
２５ 記憶部
２６ 制御部
２７ モータエンコーダ異常検出前の磁極位置
２８ シーブ停止時の磁極位置

Claims (3)

1. 主ロープを巻回したシーブを軸とする同期電動機と、前記主ロープを介して締結された乗りかごと、前記同期電動機の回転を制御するインバータ装置と、前記インバータ装置の前記同期電動機側に設けたモータ電流測定用の電流検出器と、前記乗りかごに連結されたガバナロープを巻回したガバナプーリと、前記同期電動機の回転を制動するブレーキと、前記同期電動機の軸に固定された前記同期電動機の回転に応じてパルス信号を出力するモータエンコーダと、前記ガバナプーリに締結され前記ガバナプーリの回転に応じてパルス信号を出力するガバナエンコーダと、前記電流検出器、前記モータエンコーダ及び前記ガバナエンコーダからの信号を取り込んで、前記同期電動機及び前記ガバナプーリの回転量を算出することで、乗りかごの運転を制御するエレベータ制御装置とを有するエレベータ装置において、前記エレベータ装置は、前記モータエンコーダの異常を検出した時から前記シーブの回転が停止するまでの前記モータ電流及び前記ガバナプーリの回転量を記憶するモータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部と、前記モータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部の情報を元に、前記シーブの回転が停止した時のモータ磁極位置を演算するモータ磁極位置演算部とを備えたことを特徴とするエレベータ装置。
2. 請求項１に記載のエレベータ装置において、モータエンコーダ異常検出による非常停止後、前記モータ磁極位置演算部により演算したモータ磁極位置を用いてエレベータを再起動し、最寄り階まで乗りかごを移動する最寄り階駆動部を備えたことを特徴とするエレベータ装置。
3. 請求項２に記載のエレベータ装置において、前記モータ電流及びガバナプーリ回転量記憶部からの情報を元に、現在のモータ磁極位置を演算し続ける速度制御部を備えたことを特徴とするエレベータ装置。

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