CN101670959A - 电梯系统 - Google Patents

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CN101670959A CN200910165139A CN200910165139A CN101670959A CN 101670959 A CN101670959 A CN 101670959A CN 200910165139 A CN200910165139 A CN 200910165139A CN 200910165139 A CN200910165139 A CN 200910165139A CN 101670959 A CN101670959 A CN 101670959A
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森下明平
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Toshiba Elevator and Building Systems Corp
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Abstract

本发明提供一种电梯系统,在该电梯系统中具有多个电梯装置(35),电梯间电力控制器(63)将某一个电梯装置(35)的轿厢(35)用于电力控制用途使其进行升降动作以使得这些电梯装置(35)消耗的电力与再生电力大致相等。在消耗电力和再生电力不相等的情况下,启动重锤-电梯间电力控制器(65)。重锤-电梯间电力控制器(65)使能量变换装置(45)的重锤(43)朝使此时的消耗电力和再生电力均一化的方向动作。

Description

电梯系统技术领域本发明涉及并列设置有多个电梯装置的电梯系统,尤其涉及旨在降低电梯装置耗电的 电梯系统。背景技术作为降低电梯装置耗电的方法,有例如日本特开2005-6476号公报,特开2006-103907 号公报公开的方法。其预先将再生运行时发生的电力存储在蓄电池中,并在动力运行时将 该蓄电池存储的电力释放出来,以降低外部的电力供给。一般来说,电梯装置中,轿厢和配重通过缆索相连,该缆索巻挂在安装于电动发电机 的旋转轴的滑轮上。配重用于取得与轿厢重量的平衡。通常,该配重为轿厢空载时的重量 MO和最大负载重量Mmax的一半的和。轿厢升降时的负载重量设为m,以上升方向为正的移动高度设为h,重力加速度设为 g,则由缆索系统(轿厢和配重)得失的位置能量Ep如下所示。Ep= (m-0.5Mmax) gh (1)在上式(1)中,如果位置能量Ep为正,则电动发电机作为"电动机"动作,消耗电 力。又,如果位置能量Ep为负,则电动发电机作为"发电机"动作,可再生电力。此处,在轿厢每次进行升降动作时,将此时的位置能量与之前相比,如果能达到进出 平衡的话则没有问题。然而,如果电动发电机持续作为"电动机"工作的情况下(即,连 续动力运行的情况下),蓄电池所存储的能量就没了,从而有必要从外部电源进行能量供 给。相反,在持续再生运转的情况下,再生电力过剩。此时,为了避免对蓄电池的过渡充 电,需要利用电阻将再生电力作为热量来进行处理。例如,上下班时间的从地铁站台到地面的电梯装覽,人流为向上方向。因此,从站台 到地面的运转以满载上升,为动力运行,需要电力。又,由于从地面到站台的下降运行中 乘客较少,为动力运行。另一方面,在高架车站(站台高一层的车站)的情况下,人流为向下方向。此时,电5艮P,在人流偏向一个方向的情况下,动力运行和再生运行造成的位置能量的收支不平 衡。从而,需要从外部供给电力,或将再生电力作为热量进行处理。此时,如果增大蓄电 池的容量的话,可以在某种程度上应对这种不平衡,但是由于需要大量的蓄电池,故成本 也上升了。
进一步的,在电梯装置中,轿厢加速所获得的运动能从蓄电池提供,减速时生成的运 动能量存储在蓄电池。因此,由于频繁地进行大量的充放电动作,因此,蓄电池的寿命变 短,需要花费用于替换的维护费。
发明内容
发明所要解决的问题
如上所述,以前的电梯装置中,由于缆索系统的运动能量或者位置能量的存储极限低, 因此难以有效地降低来自外部的电力供给。
又,运动能量或位置能量的存储使用的是蓄电池,因此,山于随恭轿厢升降动作发生 的充放电动作,会导致蓄电池的寿命縮短,并导致由该替换造成的维护费用的升高。
本发明是根据上述事实而做成的,其目的在于提供一种能量系统,其对电梯装置的消 费电力和再生电力进行均一化,能够在有效地降低来自外部的电力供给的同时降低维护费 用。
解决问题的手段
本发明涉及的电梯系统,包括:多个电梯装置,各电梯装置通过母线与电源连接,并 分别具有在各层楼层之间作升降动作的轿厢;第一电力控制器,对这些电梯装置所消耗的 电力和再生电力进行综合监视,将上述各电梯装置中的某一个轿厢用作电力控制而使该轿 厢作升降动作,以使得所述各电梯装置的消耗电力和再生电力大致相等;电源电力变换器, 所述电源电力变换器与上述电源连接,在所述各电梯装置的消耗电力超过再生电力的情况 下,对所述电源的电力供给进行控制以便对所述母线提供电力。
又,本发明还涉及一种电梯系统,包括:多个电梯装置,各电梯装置通过母线与电源 连接,并分别具有在各层楼层之间作升降动作的轿厢;至少一个能量变换装置,其通过所 述母线与所述电源连接,并具有与所述各电梯装置独立动作的重锤;电力控制器,所述电 力控制器对这些电梯装置所消耗的电力和再生的电力进行综合监视,并使所述能量变换装置的重锤动作以使得各电梯装置的消耗电力和再生电力大致相等。
附图说明
图1是显示本发明第一实施例涉及的电梯系统的整体结构的示意图。
图2是显示第一实施例的电梯系统的各机器的电连接关系的框图。
图3是显示用于第一实施例的电梯系统的电梯装置的结构的示意图。
图4是显示用于第一实施例的电梯系统的电梯装置的其他结构的示意图。
图5是显示用于第一实施例的电梯系统的能量变换装置的结构的示意图。
图6是显示本发明第二实施例涉及的电梯系统的整体结构的示意图。
图7是显示第二实施例的电梯系统的各机器的电连接关系的框图。
图8是显示用于第二实施例的电梯系统的电梯装置的结构的示意图。
图9是显示用于第二实施例的电梯系统的电梯装置的其他结构的示意图。
图IO是显示用于第二实施例的电梯系统的能量变换装置的结构的示意图。
图11是显示使用超导电线作为第二实施例的电梯系统的母线时的截面结构的示意图。
图12是显示本发明第三实施例的电梯系统的整体结构的示意图。
图13是显示本发明第三实施例的电梯系统的各机器的电连接关系的框图。
符号说明
10、 210、 710电梯系统21楼层23轿厢
25、 41电动发电机27配重
31、 126、 203缆索33、 120、 128滑轮
35、 35,、 35"、 355、 435、 535电梯装置
43、 243重锤
45、 245能量变换装置
51母线
53、 55、 61、 255、 261、 353、 361、 453电力变换装置
757、 757电力控制器 59电源
63电梯间电力控制器
65重锤电梯间电力控制器
67、 68、 69、 103、 267、 367信号通路
71目的地输入装置
73重量检测器
81平滑电容
83蓄电装置
85电池
87电阻
89 二极管
91、 95PWM逆变器
93、 97转矩控制器
99逆变器
101再生受电控制器
112 导轨
124巻扬机
130滑轮引导构件
131尾线
132厢框
134导引辊单元
144、 166、 207巻扬机座
146、 209、 262防振橡胶
147、 165、 211、 264地板 148轴承
149滑轮导件 160、 162动滑轮 164、 168牵索装置 170补偿链
8201巻扬机 205巻索滑轮 241同步马达 243转子 259风力发电机 260飞轮装置 263转换器
256、 365 DC-DC转换器
266、 307真空容器
268转动轴
270向心磁轴承
272推力磁轴承
274永久磁铁
276电枢绕组
278, 303定子
280降压变压器
282升压变压器
309永久磁铁
284减速器
301无线机
302集电装置
303直线电动机定子
304线圈
305可动元件
325线性同步马达
859太阳能电池
601真空管
603带状高温超导线
605冷却管
607玻璃纤维具体实施方式 下面,参考附图对本发明的实施例进行说明。
图1是显示本发明第一实施例涉及的电梯系统的整体结构的示意图。图中的10表示
电梯系统整体。
本实施例的电梯系统10具有:多个电梯装置35、多个能量变换装置45、第一电力变 换器53、第二电力变换器55、电力控制器57、电源电力变换器61。
各电梯装置35具有:分别在各层楼层21之间移动的轿厢23、使得该轿厢23作升降 动作的第一电动发电机25、获取与轿厢23之间的重量平衡的配重27、支承轿厢23和配 重27的主缆索31、将第一电动发电机25的转矩传递给主缆索31用的主滑轮33。
能量变换装置45设置在与各电梯装置35不同的房屋(建屋),用于调节本系统的能 量收支(消耗电力和再生电力的平衡)。该能量变换装置45具有第二电动发电机41,和通 过该第二电动发电机41的驱动进行升降动作的重锤43。
第一电力变换器53将母线51的电力提供给第一电动发电机25或者将第一电动发电 机25生成的电力再生为母线51的电力。第二电力变换器55将母线51的电力提供给第二 电动发电机41或者将第二电动发电机41发生的电力再生为母线51的电力。
电力控制器57对系统整体进行电力控制。该电力控制器57具有电梯间电力控制器63 (第一电力控制器)和重锤电梯间电力控制器65 (第二电力控制器)。
电梯间电力控制器63通过第一电动发电机25对轿厢23的升降动作进行控制,以使 得提供给第一电力变换器53的电力(消耗电力)和从第一电力变换器53再生的电力(再 生电力)大致相等。
重锤电梯间电力控制器65基于电梯间电力控制器63计算得到的消耗电力和再生电力 的差,通过第二电动发电机41控制重锤43的运动。
电梯间电力控制器63和第一电力变换器53,通过用来发送接收与消耗电力、再生电 力和轿厢23的升降控制相关的信息的信号通路67连接。重锤电梯间电力控制器65和第 二电力变换器55,通过用来发送接收与消耗电力、再生电力和重锤43的升降控制相关的 信息的信号通路68连接。进一步的,电梯间电力控制器63和重锤电梯间电力控制器65 通过用来发送接收与消耗电力、再生电力相关的信息的信号通路69连接。
电源电力变换器61与商用电源59相连,控制商用电源59的电力供给。具体来说, 该电源电力变换器61在提供给第一和第二电动发电机25、 41的电力(消耗电力)超过第 一和第二电动发电机25、 41再生的电力(再生电力)的情况下,进行控制以便将电力从
10商用电源59提供给母线51。
此处,在上述电梯装置35中,各层楼层21设置有在那等待电梯的乘客输入目的层用的目的地输入装置71。又,轿厢23设置有检测负载重量的重量检测器73。目的地输入装置71和重量检测器73的输出信息通过第一电力变换器53输入到电梯间电力控制器63,用于电梯装置35的电力控制。
图2是显示第一实施例的电梯系统的各机器的电连接关系的示意图。又,在图l和图2中,电力线以粗线,信号通路以细线表示。
如图2所示,母线51连接有平滑电容81、蓄电装置83,抑制电力消耗时和再生时的母线51的电压变动。蓄电装置83具有电池85、电阻87、 二极管89。从电池85供给电力时在电阻87处没有电力消耗,对电池85进行充电时电阻87处消耗一部分的充电电力。这样,可抑制电池85的过度充电。
又,平滑电容81和蓄电装置83,在图1和图2中分别只示出一个,但是当然也可以在母线51合适的地方配置有多个。
第一电力变换器53具有第一 PWM逆变器91和第一转矩控制器93。第一转矩控制器93基于由重量检测器73检测到的轿厢23的负载重量和由目的层输入装置71输入的目的层的信息,运算对第一 PWM逆变器91的转矩指令值。接着,通过控制该PWM逆变器91内的切换单元群的触发角,使第一电动发电机25产生轿厢23从出发层开始到目的层为止的移动所需要的转矩。
第二电力变换器55具有第二 PWM逆变器95和第二转矩控制器97。第二转矩控制器97基于由重锤电梯间电力控制器65输出的运转模式,运算对第二PWM逆变器95的转矩指令值。接着,通过控制该PWM逆变器95内的切换单元群的触发角,使第二电动发电机41产生重锤43升降所需要的转矩。
电源电力变换器61具有逆变器99和再生受电控制器101和信号通路103。再生受电控制器101基于从电力控制器57通过信号通路103输出的再生受电指令信号控制逆变器99的触发角,以进行对商用电源59的再生或来自商用电源59的受电。
此处,参考图3,将设置在电梯系统10中的多台电梯装置35中的一台作为电梯装置35',对其结构进行说明。
如图3所示,电梯装置35,具有:导轨112、轿厢23、主缆索31、主滑轮33、次滑轮120、配重27、巻扬机124、补偿缆索126、滑轮128、滑轮引导部件130、目的地输入装置71、和尾线(亍一^〕一K) 131等。导轨112依照规定的安装方法设置在图未示的电梯升降井内。轿厢23沿着导轨112 上下移动。巻扬机124为使得轿厢23作升降动作的驱动单元,其旋转轴上直接连接有主 滑轮33。
主缆索31巻挂在主滑轮33和次滑轮120上。该主缆索31以规定方式在一端安装有 轿厢23,另一端安装有配重27。配重27给予与轿厢23的重量产生的主缆索31的张力大 致平衡的重量。
补偿缆索126从轿厢23垂下,另一端部以规定方式安装于配重27。用于补偿张力的 滑轮128上巻挂有补偿缆索126,随着该缆索126的移动而旋转。滑轮引导部件130使得 滑轮128的旋转轴能在上下方向移动且引导前后左右及扭转方向。
目的地输入装置71设置在建筑物的各层楼层21,尾线131从轿厢23底部垂下,用于 来自电梯升降井以外的电力提供以及和升降井外的信号传递。
轿厢23具有厢框132和导引辊单元134。厢框132对于缆索31, 126的张力具有充分 的刚性。导引辊单元134设置在厢框132的四角,沿着导轨112引导轿厢23。
又,该轿厢23设有重量检测器73。重量检测器73切断缆索31, 126的纵向振动的高 频成分。该重量检测器73与支持厢框132的弹性部件一体化,通过计测与厢地面和厢框 132的下侧梁之间的距离检测负载重量。又,该重量检测器73的检测信号通过尾线131输 入到第一电力变换器53。
巻扬机124具有电动发电机25和电力变换器53。电动发电机25与次滑轮120 —起以 规定的方法安装在巻扬机座144上,并通过防振橡胶146设置在建筑物的上层的地板147 上。又,毫无疑问,次滑轮120通过主缆索31的摩擦能自由旋转。
滑轮引导部件130具有轴承148和滑轮导件149。轴承148支承滑轮128使其能够旋 转。滑轮导件149配置为从两侧夹着该轴承148,在上下方向上引导滑轮128。又,滑轮 导件149的下端固定在建筑物的下层的地板165上。
又,设置在各层楼层21上的目的地输入装置71的信息被输入至第一电力变换器53。
此处,参考图4,将设置在电梯系统10中的其他电梯装置35作为电梯装置35",并 对其结构进行说明。对于与图3的电梯装置35,相同的部分,附加相同符号,省略对其说 明。
如图4所示,在电梯装置35"中,轿厢23由动滑轮160支承,配重27由动滑轮162 支承。这样,巻扬机124所需要的转矩为没有动滑轮160、 161的情况时的一半。主缆索 31的一端通过牵索装置(口一7'止灼t 7 164以规定方法安装在巻扬机座166,主缆
12索31的另一端通过牵索装置168以预定方法安装在巻扬机座166上。
又,轿厢23和配重27通过在各自下方垂下的补偿链(- >《>*工一>)170连接,
构成为施加到滑轮33的重量所引起的转矩不会依存于轿厢23的高度位置。 图5是显示用于电梯系统10中的能量变换装置45的结构的示意图。 该能量变换装置45具有巻扬机201、重锤43、吊挂该重锤43的缆索203和第二电力
变换器55。
巻扬机201具有第二电动发电机41和传递该电动发电机41产生的转矩的巻索滑轮(胴 巻$ ^ — 7') 205,并以规定的方法安装在巻扬机座207上,并通过防振橡胶209置于建 筑物的地面211。在巻索滑轮205上,以规定的方法安装有所述缆索203的一端,重锤43 随着巻索滑轮205的旋转而进行升降。
接着,对电梯系统10的动作进行说明。
现假设各电梯装置35中的某一个电梯的轿厢23中载有乘客。轿厢23的门关闭并确 定载重后,在第一电动发电机25即将发生转矩之前这一期间,重量检测器73和目的地输 入装置71所输出的信息通过信号通路67发送至电梯间电力控制器63。
以规定的速度运转模式驱动电动发电机25。随着该电动发电机25的驱动,轿厢23通 过主缆索31进行升降动作。此间,电梯间电力控制器63基于包含有经由信号通路67从 各电梯装置35取得的目的层以及负载重量的信息、由转矩控制器93运算得到的转矩指令 值、根据电动发电机25的旋转角计算得到的轿厢23的位置信息等的运转状态信息,计算 各电梯装置35的耗电或再生的电力。
此处,比较各电梯装置35的消耗电力和再生电力,在消耗电力大于再生电力时,电 梯间电力控制器63通过信号通路67向配重27在轿厢23上方、且无乘客的电梯装置35 的转矩控制器93发送生成规定的再生电力的运转模式。
另一方面,在再生电力大于消耗电力时,电梯间电力控制器63通过信号通路67向轿 厢23在配重27上方、且无乘客的电梯装置35的转矩控制器93发送生成规定的消耗电力 的运转模式。
从电梯间电力控制器63接收到运转模式的转矩控制器93基于上述运转模式控制逆变 器91的触发角使得电动发电机25旋转。这样,该电梯装置35的轿厢23用于电力控制而 进行上升或下降运转,从而进行所希望的电力消耗或再生。
又,在消耗电力和再生电力无法相等的情况下,电梯间电力控制器63通过信号通路 69将与所有电梯装置相关的总消耗电力和总再生电力的信息发送给重锤电梯间电力控制器65。
重锤电梯间电力控制器65从电梯间电力控制器63接收所有电梯装置35的总消耗电 力和总再生电力的信息后,根据运转状态信息,计算用各能量变换装置45消耗或再生的 电力,所述运转状态信息包括:从各能量变换装置45经信号通路68发送的转矩控制器97 的转矩指令值、根据电动发电机41的旋转角计算得到的重锤43的位置信息等。从而,运 转各能量变化装置45以使得各电梯装置35的消耗电力和再生电力的总和等于各能量变换 装置45的消耗电力和再生电力的总和。
此处,在各电梯装置35的总消耗电力大于总再生电力时,重锤电梯间电力控制器65 经由信号通路68向各能量变换装置45中的重锤43位于上方的能量变换装置45的转矩控 制器97发送使生成规定的再生电力的运转模式。
另一方面,在各电梯装置35的总再生电力大于总消耗电力时,重锤电梯间电力控制 器65根据上述运算结果,向各能量变换装置45中的重锤位于下方的能量变换装置45的 转矩控制器97发送使生成规定的消耗电力的运转模式。
从重锤电梯间电力控制器65接收了运转模式的转矩控制器97,基于该运转模式控制 逆变器95的触发角,使得电动发电机41运转。这样可消耗或再生己接收的运转模式所期 望的电力。
通过这样的电力控制,连接于母线51的所有的电梯装置35以及能量变换装置45的 总消耗电力和总再生电力相平衡。其结果,可以大幅减少各电梯装置35发生的位置能量 损失导致的电力损失以及过剩再生电力导致的母线51的电压变动。
万一,即使在不是所有的电梯装置35和能量变换装置45的总消耗电力和总再生电力 平衡的情况下,有关该总消耗电力和总再生电力的信息可通过信号通路103发送至电源电 力变换器61。这样,在总消耗电力比总再生电力大的情况下,由于通过电源电路变换器 61对母线51提供电力,因此电梯装置35或能量变换装置45不会停止。
又,即使总再生电力大于总消耗电力,此时的再生电力也能通过电源电力变换器61 从母线51送出到商用电源59。这样,母线51的电压不会上升,抑制了电阻87所消耗的 再生电力,因此不会消耗很多电力。
在上述的本实施例涉及的电梯系统10中,由于能够降低电源的电力供给,可达到省 电力的效果。又,由于能够延长连接于母线51的电容和蓄电池的寿命,因此也可削减替 换所需要的维护费用。
又,在本实施例中,信号通路67、 68、 69和103,采用双向多路通信线适当地实现各信号的多路复用(多重化)。
又,虽然在本实施例中记载了各信号通路使用通信线的电通信方式,但是,这不是对 于通信方式的限定。只要能够发送和接收必要的信息,可采用任何形式的通信方式,例如, 采用光纤的光通信或采用电波的无线通信方式等。
又,电力控制器57具有电梯间电力控制器63和重锤电梯间电力控制器65,但是这不 是对电力控制器57的结构和控制方式的限定。也就是说,只要能够控制电梯装置35和能 量变换装置45的电力的接收发送,可以采用任何结构和方式。
又,蓄电装置83具有电阻87和二极管89,但是并没有对蓄电装置83的构成进行任 何限定,即使不采用电阻87和二极管89也可以。
又,虽然电阻87的电阻值可根据电力控制器57所计算的总再生电力或母线电压等进 行选择。
又,如果蓄电装置83所具有的电池85具有充放电功能,则可采用锂电池、快速充电 电池等各种种类的电池。
进一步的,在本实施例中,首先通过电梯间电力控制器63对各电梯装置35间的电力 进行调整,之后通过重锤电梯间电力控制器65利用能量变换装置45进行电力调整,但是 也可以是不对各电梯装置35间的电力进行调整而仅通过能量变换装置45进行电力调整的 结构。
(第二实施例) 下面,对本发明的第二实施例进行说明。
图6是显示本发明第二实施例涉及的电梯系统整体构成的示意图。图中的210表示电 梯系统整体。又,与上述第一实施例的结构相同的部分标注同一符号进行说明。
与上述第一实施例不同,本实施例采用飞轮型能量变换装置245,无缆索型(没有主 缆索或补偿缆索的类型)的电梯装置335、 535,无配重型的电梯装置435。进一步的,除 了商用电源59,还并用了风力发电机259和太阳能电池359。
本实施例的电梯系统210具有:多个电梯装置335、 435、 535,和多个能量变换装置 45,第一电力变换器53,第二电力变换器55,电力控制器57,和电源电力变换器61。
电梯装置435、 535具有轿厢23和使得轿厢23作升降动作的第一电动发电机25。又, 对于电梯装置335来说,如后面所述那样没有第一电动发电机25。
各能量变换装置45设置在与电梯装置435、 535、 353不同的房屋中,用于调整本系 统的能量收支(消耗电力和再生电力的平衡)。能量变换装置45具有第二电动发电机41、
15由该第二电动发电机41驱动作升降动作的重锤43。
第一电力变换器53将母线51的电力提供给第一电动发电机25或将第一电动发电机 25发生的电力再生至母线51。
第二电力变换器55将母线51的电力提供给第二电动发电机41或将给第二电动发电 机41发生的电力再生至母线51。
电力控制器57控制系统整体的电力。该电力控制器57为了使得提供到连接于母线51 的第一和第二电力变换器53、 55的电力(消耗电力),与第一和第二电力变换器53、 55 再生的电力(再生电力)大致相等,在通过第一电动发电机25控制轿厢23的升降动作的 同时,通过第二电动发电机41控制重锤43的升降动作。
电源电力变换器61与商用电源59连接,控制商用电源59的电力供给。具体来说, 该电源电力变换器61在提供给第一和第二电动发电机25、 41的电力(消耗电力)大于第 一和第二电动发电机25、 41再生的电力(再生电力)时进行控制,以便从商用电源59向 母线51提供电力。
此处,在本实施例的电梯系统210中,飞轮用作一部分的能量变换装置45。飞轮通过 使重锤旋转,将旋转能转换为电能。该飞轮型的能量变换装置表示为能量变换装置245。 又,能量变换装置245的主要部分的结构如图10所示。
又,在本实施例的电梯系统210中,作为电梯装置,使用将直线电动机定子303的推 力直接作用于轿厢23的无主缆索型的电梯装置335、无配重型电梯装置435、无补偿缆索 型电梯装置535。又,电梯装置335、 435的主要部分的结构如图8, 9所示。
进一步的,作为电力系统,除了商用电源59之外,还设置有风力发电机259和太阳 能电池359等,这些可通过电源电力变换器261、 361与母线51连接。
图7是显示第二实施例的电梯系统的各机器之间的电连接关系的框图。又,在图6和 图7中,电力线通过粗线表示,信号线路以细线表示。
如图7所示的,电力变换器255具有在PWM逆变器95和同步马达241之间对PWM 逆变器95所产生的电压进行降压的降压变压器280。
在这样构成的能量变换装置245中,由于没有电枢绕组276的电阻损耗,电能通过大 电流、大转矩变换为重锤43的旋转能量。此时,电力为电流和电压的乘积,因此在使用 大电流时提供给同步马达241的供给电压或同步马达发生的再生电压与母线51的电压相 比为低。但是,通过降压电压器280的作用,能够将母线51的电压维持在规定的范围内。
进一步的, 一方面,在能量变换装置45中,如图7所示,电力变换器55具有升压变
16压器282。从而,在巻扬机201中,第二电动发电机41所产生的转矩通过减速机284传递 到巻索滑轮205。通过这样的结构,母线51的电压升高,被施加至第二电动发电机41上。从而,能够 以小电流提供/再生电能量,能抑制第二电动发电机41的电阻损耗。另一方面,如果第二电动发电机41的电流变小,则转矩也变小。因此,要将规定的 电能量变换为机械能量,由于机械能是转矩和旋转数的乘积,因此,第二电动发电机41 的旋转数变高。然后,在本实施例中,通过减速机284的作用,在巻索滑轮205的旋转数 降低的同时,转矩增加。从而,在能量变换装置45中,可抑制第二电动发电机41发生的 电阻损耗,实现电能量•机械能量的变换。此处,对电梯装置335、 435、 535的结构进行说明。 (1)电梯装置335的结构图8是显示用于电梯系统210的电梯装置335的结构的示意图。电梯装置335为无主缆索型。该电梯装置335具有轿厢23、线性同步马达325、电力 变换器353、无线机301和集电装置302。又,该电梯装置335中,省略了所述电梯装置 35'所具有的配重27,缆索31、 126,巻扬机124,滑轮128,滑轮引导部件130,尾线131。轿厢23由线性同步马达325的驱动进行升降动作。线性同步马达325发生使得轿厢 23升降的推力。电力变换器353与该线性同步马达325进行电力的发送和接收。无线机301将通过图未示的位置传感器检测出的轿厢23的位置信息和重量检测器73 的信息发送至电力变换器353。集电装置302捕捉线性同步马达325的磁场高频波对轿厢 23提供必要的电力。线性同步马达325具有一对定子303,可动元件305和真空容器307。 一对定子303 上绕巻安装有图8中切除一部分而显示的三相电枢绕组306,该一对定子303相互相对配 置。可动元件305以规定方法安装在厢框132上,赋予使得轿厢23升降的推力。真空容 器307中有液氮循环其中。该真空容器307收容有定子303和冷却该定子303的图未示的 冷却管,并抑制来自外部的热量侵入。此处,三相电枢绕组306使用的是高温超导线材,并且显然在装置工作过程中保持超 导状态。又,可动元件305中设置有永久磁铁309。又,电力变换器353基本上由与第一电力变换器53相同的要素构成,但由于对线性 同步马达325提供大电流,因此与能量变换装置245的情况相同地具有降压变压器280。又,集电装置302安装于厢框132,与可动元件305相邻配置。该集电装置302中埋设有线圈304,由此将相对配置的固定元件303之间的移动磁场高频波变换为电力。
这样结构的电梯装置335中,主缆索31和尾线131不发生干涉。从而,如果在三相 电枢绕组306中设置给电部分,同时以一对一的形式将多个电力变换器353连接于给电部 分,则可在一个升降井内使多个轿厢23进行升降动作。
(2) 电梯装置435的结构
图9是显示用于电梯系统210的电梯装置435的结构的示意图。
电梯装置435是无配重型。该电梯装置435具有巻扬机201、轿厢23和电力变换器 453。该电梯装置435中省略了设置在电梯装置35,中的配重27,缆索31、 126,第一电力 变换器55,巻扬机124,滑轮128,滑轮引导部件130。
电力变换器453如图7所示,与前述能量变换装置45—样具有升压变压器282',通 过该升压变压器282'和巻扬机201所具有的减速器284的作用,能以高电压小电流使轿厢 23进行升降动作。
在该构成的电梯装置435中,由于省略了配重,可细化电梯升降井,从而能减小各层 楼层21中电梯的占有面积。
(3) 电梯装置535的结构
电梯装置535为无补偿缆索型。该电梯装置535中省略了上述电梯装置35'所具有的 缆索126、滑轮128、滑轮引导构件130。
在这样构成的电梯装置535中,在升降行程长的情况下,主缆索31涉及的重量平衡 崩溃,第一电动发电机41要求大转矩,但是在升降行程短的情况下,第一电动发电机41 所要求的转矩变小。从而,可直接使用电梯装置35'的第一电力变换器53。这样随着结构 的简化还可获得制造费用的下降。
图10是显示用于电梯系统210的能量变换装置245的结构的图。
能量变换装置245具有电力变换器255和飞轮装置260,并通过防振橡胶262设置于 建筑物的地面264上。
飞轮装置260在用于抑制风阻损耗的真空容器266的内侧设置有旋转轴268。又,该 飞轮装置260安装在旋转轴268上,并具有存储旋转能量的重锤43。在旋转轴268的两端 部设置有以非接触的方式支持重锤43在除轴方向和旋转方向以外的运动的向心磁轴承 270、以非接触的方式支持重锤43的轴方向的运动的推力磁轴承272、和同步马达241。
同步马达241具有永久磁铁274、以规定方法安装在旋转轴268上的转子243、三相 电枢绕组276、和以规定方法安装在真空容器266内表面的定子278。此处,在三相电枢绕组276中使用的是高温超导线材,定子278利用通过液氮的图未 示的冷却管来进行冷却,三相电枢绕组276维持为超导状态。又,向心磁轴承270和推力 磁轴承272也以规定的方法安装在旋转轴43和真空容器266的内表面。
又,如图6和图7所示,在电源电力变换器261中连接有风力发电机259。该电源电 力变换器261具有转换器263和DC-DC转换器265。 DC-DC转换器265输入转换器263 的直流输出电压,并输出规定的输出电压到母线51。
该电源电力变换器261基于通过信号通路267从电力控制器57发送的电压指令,比 较风力发电机259的电压(交流电压)和母线51的电压。其结果,在风力发电机259的 电压比母线51的电压低的情况下,电源电力变换器261通过DC-DC转换器265将转换器 263的输出电压升压,并以规定的电压对母线51供电。
另一方面,风力发电机259的发电电压在母线51的电压以上的情况下,电源电力变 换器261通过DC-DC转换器265将转换器263的输出电压降压,并以规定的电压对母线 51供电。又,此时,毫无疑问DC-DC转换器265输出与输入电压相等的电压。
又,电源电力变换器361上连接有太阳能电池359。该电源电力变换器361具有DC-DC 转换器365。该电源电力变换器361基于通过信号通路367由电力控制器57发送的电压指 令,通过DC-DC转换器365对太阳能电池359的电压(直流电压)升压,并以规定电压 对母线51供电。
在这样结构的电梯系统210中,基本动作与上述第一实施例的相同。
艮P,为了取得各电梯装置335、 435、 535之间能量收支的平衡而进行电力控制。在无 法获得各电梯装置335、 435、 535之间能量收支平衡的情况下,通过使用能量变换装置45、 245进行电力控制,来取得能量收支的平衡。
特别的,在采用如图8所示的无主缆索型的电梯装置335、如图9所示的无配重型电 梯装置435的情况下,与通常的电梯装置相比需要更多的电力,因此电力不足的倾向较大。 然后通过将各种发电机259、 359连接至母线51,将这些发电能量作为位置能量存储在能 量变换装置45、 245中,由此可对电力不足灵活对应,从而可进一步地达到省电化。
又,在本实施例中,虽然母线51为电线,但是只要该材质能低损耗地传递电力,任 何材质、结构都可以。例如,如图11的截面图所示,也可以使用在真空管601的内侧设置 带状高温超导线603和循环液氮的冷却管605、且以玻璃纤维607支持它们而形成的超导 线。使用该超导线作为母线51的话,可以抑制电阻损耗。这样可进一步省电。
又,在本实施例中,虽然电力变换器261等具有逆变器、转换器、DC-DC转换器等,但是其不对电力变换器的结构构成任何限定,也可为其他结构。 (第三实施例) 下面对本发明的第三实施例进行说明。
在上述第一和第二实施例中,虽然设有具有重锤的能量变换装置,但是也可将电梯装 置用作为该能量变换装置。即,如果有多台电梯装置,那么其中几台没有乘客的可能性高。 通过这样将电梯装置作为能量变换装置使用,可调整电梯的收支平衡。
图12是本发明第三实施例涉及的电梯系统的整体结构的示意图。图中710显示电梯 系统整体。又,其中与第一和第二实施例的结构相同的部分附加同一符号进行说明。
又,图13是显示电梯系统710的各机器的电连接关系的框图。又,在图12和图13 中,电线以粗线表示,信号通路以细线表示。
该电梯系统710具有多台电梯装置。这些电梯装置可以是相同机种,也可以是不同机 种。图12的例子中,釆用了电梯35,(参考图3)、电梯装置35"(参考图4)、电梯装置 335 (参考图8)、电梯装置435 (参考图9)等多个不同机种的电梯装置。又,将这些电梯 装置作为电梯装置35来进行说明。
各电梯装置35通过与其对应的电力变换器53、 353、 453连接至母线51。又,作为电 力系统,除了商用电源59之外,还具有风力发电机259、太阳能电池359等,这些通过电 压电力变换器261、 361连接于母线51。
此处,在本实施例的电梯系统710中,具有电力控制器757。该电力控制器757具有 与上述第一实施例中的电梯间电力控制器63相同的功能,控制各电梯装置35的运转以使 得各电梯装置35之间消耗的电力和再生电力大致相等。
更为具体的,电力控制器757基于通过信号通路67从各电梯装置35取得的目的层和 负载重量的信息、包括转矩控制器93所计算的转矩指令值和根据电动发电机25的旋转角 计算得到的轿厢23的位置信息等运转状态信息,计算各电梯装置35消耗的电力或再生电 力。
结果,在消耗电力超出再生电力的情况下,电力控制器757通过信号通路67对没有 乘客的电梯装置35发送产生规定的再生电力的运转模式。
另一方面,在再生电力超过消耗电力的情况下,电力控制器757通过信号通路67对 没有乘客的电梯装置35发送产生规定的消耗电力的运转模式。
这样,通过利用各电梯装置35中空的电梯装置35,使其再生或者消耗必要的电力, 能够达到使各电梯装置35的能量收支均一化和省电化。
20又,在各电梯装置35所消耗的电力和所再生的电力无法相等的时候,电力控制器757 通过信号通路103将所有电梯装置35的总消耗电力和总再生电力信息发送至电力变换器 61。
这样,由于当本电梯系统710的总消耗电力超出总再生电力的情况下,通过所述电源 电力变换器61对所述母线51供电,因此乘客乘坐的电梯装置35不会停止。
又,在本电梯系统710的总再生电力超过总消耗电力的情况下,再生电力通过所述电 源电力变换器61从母线51发送至商用电源59。从而,由于母线51的电压不上升,电阻 87消耗的再生电力得到抑制,因此不会浪费很多电力。
这样,对于母线51上连接有多个电梯装置35的电梯系统710,作为能量变换装置使 用的电梯装置(即,没有乘客乘坐,处于等待状态的电梯装置)的存在概率增大。通过使 用这样的电梯装置取得能量收支的平衡,因此不需要能量变换装置即可达到省电化。
又,在上述各实施例中,为了便于说明,以对母线51施加直流电压为例进行说明, 但是其不是为了限定施加在母线51上的电压的种类,因此采用适当的电力变换装置施加 交流电压也没关系。
又,在上述各实施例中,以电动发电机25, 41作为同步电动机进行说明,但是其不 限定电动发电机的种类,也可使用直流机、感应电机等各种电动发电机。另外,只要不脱 离本发明主旨可作出种种的改变。
简言之,本发明不仅仅限于上述各实施例,可在实施阶段在不脱离主旨的前提下对构 成要素变形而具体化。又,也可通过对上述各实施例中揭示的多个构成要素进行适当的组 合,形成各种形态。例如,即使省略实施例中公开的所有构成要素中的几个也可以。进一 步的,还可以对不同实施例中的结构要素进行适当的组合。
发明效果
根据本发明,能够对电梯装置的消耗电力和再生电力进行均一化,能有效降低来自外 部的电力供给,并减少维护费。

Claims (13)

1.一种电梯系统,其特征在于,包括: 多个电梯装置,各电梯装置通过母线与电源连接,并分别具有在各层楼层之间作升降动作的轿厢; 第一电力控制器,所述第一电力控制器对这些电梯装置消耗的电力和再生的电力进行综合监视,将上述各电梯装置中的某一个轿厢用于电力控制而使该轿厢作升降动作,以使得所述各电梯装置的消耗电力和再生电力大致相等; 电源电力变换器,所述电源电力变换器与所述电源连接,在所述各电梯装置的消耗电力超过再生电力的情况下,控制所述电源的电力供给,对所述母线提供电力。
2. 如权利要求l所述的电梯系统,其特征在于,所述第一电力控制器, 计算所述各电梯装置所消耗的电力和再生的电力,在消耗电力超出再生电力时,对所述各电梯装置中没有乘客的电梯装置发送产生规定 的再生电力的运转模式;在再生电力超出消耗电力时,对所述各电梯装置中没有乘客的电梯装置发送产生规定 的消耗电力的运转模式。
3. 如权利要求l所述的电梯系统,其特征在于,所述各电梯装置具有与所述轿厢进行 相反方向升降动作的配重;所述第一电力控制器计算由所述各电梯装置消耗的电力和再生的电力, 在消耗电力超出再生电力时,对所述各电梯装置中的所述配重在所述轿厢上方、且没有乘客的电梯装置发送产生规定的再生电力的运转模式;在再生电力超出消耗电力时,对所述各电梯装置中的所述轿厢在所述配重上方、且没有乘客的电梯装置发送产生规定的消耗电力的运转模式。
4. 如权利要求2或3所述的电梯系统,其特征在于,所述电梯装置具有-用于在所述各层楼层输入目的层的目的地输入装置;和 检测所述轿厢的负载重量的重量检测器,所述第一电力控制器基于包括由所述目的地输入装置输入的目的层和由所述重量检测器检测到的所述轿厢的负载重量的运转状态信息,计算所述各电梯装置所消耗的电力和再生的电力。
5. 如权利要求l所述的电梯系统,其特征在于,还包括:至少一个能量变换装置,其通过所述母线与所述电源连接,具有与所述各电梯装置的轿厢独立动作的重锤;第二电力控制器,其在无法通过所述第一电力控制器使得所述各电梯装置的消耗电力和再生电力相等的情况下,使得所述能量变换装置的重锤朝使得此时的消耗电力和再生电力均一化的方向运动。
6. 如权利要求5所述的电梯系统,其特征在于,所述第二电力控制器对所述能量变换装置所消耗的电力或再生的电力进行计算,并运转所述能量变换装置以使所述各电梯装置的消耗电力和再生电力的总和与所述各能量变换装置的总消耗电力和总再生电力的总和相等。
7. 如权利要求5所述的电梯系统,其特征在于,所述第二电力控制器,在所述各电梯装置的总消耗电力超过总再生电力的情况下,对所述能量变换装置发送产生规定的再生电力的运转模式;当所述各电梯装置的再生电力超过消耗电力的情况下,对所述能量变换装置发送产生规定的消耗电力的运转模式。
8. 如权利要求l所述的电梯系统,其特征在于,作为所述各电梯装置,其中包括不采用主缆索而通过线性马达使得所述轿厢直接作升降运动的电梯装置。
9. 如权利要求l所述的电梯系统,其特征在于,作为所述各电梯装置,其中包括不使用配重的电梯装置。
10. 如权利要求l所述的电梯系统,其特征在于,作为所述各电梯装置,其中包括不使用补偿缆索的电梯装置。
11. 如权利要求5所述的电梯系统,其特征在于,所述能量变换装置具有进行升降动作的重锤,并将该重锤的位置能量变换为电能量。
12. 如权利要求5所述的电梯系统,其特征在于,所述能量变换装置具有进行旋转动作的重锤,并将该重锤的旋转能量转换为电能量。
13. —种电梯系统,其特征在于,包括:多个电梯装置,各电梯装置通过母线与电源连接,并分别具有在各层楼层之间作升降动作的轿厢,至少一个能量变换装置,其通过所述母线与所述电源连接,并具有与所述各电梯装置独立动作的重锤;电力控制器,所述电力控制器对上述各电梯装置所消耗的电力和再生的电力进行综合监视,并使所述能量变换装置的重锤动作以使得上述各电梯装置的消耗电力和再生电力大致相等。
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