CN101674996A

CN101674996A - 电梯装置

Info

Publication number: CN101674996A
Application number: CN200780052917A
Authority: CN
Inventors: 马场俊行
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2027-07-09
Also published as: JP5089695B2; WO2009008049A1; DE112007003580T5; DE112007003580B4; CN101674996B; JPWO2009008049A1; KR20100005095A; KR101075729B1

Abstract

一种电梯装置，控制多个曳引机的控制装置具有旋转速度/旋转时磁极位置估计部，该旋转速度/旋转时磁极位置估计部估计各个电动机的旋转速度和旋转时磁极位置。当轿厢在编码器中的任一个编码器发生故障的状态下行进时，在预定的旋转速度以下的低速区域中，只驱动设有正常编码器的曳引机的电动机。在高于预定的旋转速度的低速之外的区域中，驱动设有正常编码器的曳引机的电动机，同时根据旋转速度/旋转时磁极位置估计部估计出的估计值，驱动设有发生了故障的编码器的曳引机的电动机。

Description

电梯装置

技术领域

本发明涉及具有多个用于使轿厢升降的曳引机的电梯装置。

背景技术

在以往的电梯装置中，在检测到多个驱动部中的任一个驱动部的故障时，由综合指令部对正常的驱动部能够产生的驱动力、与使轿厢升降所需要的必要驱动力之差进行运算，只对正常的驱动部输出运转指令。由此，在能够产生的驱动力的范围内进行低速运转或通常运转(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2006-199395号公报

在上述以往的电梯装置中，在驱动部发生故障时，与其故障部位无关地，只驱动正常的驱动部，所以在只是驱动部中的编码器发生故障，而除编码器之外的设备正常的情况下，该驱动部也不能使用，驱动力相当受限制。

发明内容

本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种电梯装置，在编码器发生故障时，也能够实现设有故障编码器的曳引机的驱动，而确保充足的驱动力。

本发明的电梯装置具有轿厢、用于使轿厢升降的多个曳引机、和控制曳引机的控制装置，多个曳引机分别具有电动机和用于检测电动机的旋转的编码器，控制装置具有估计各个电动机的旋转速度和旋转时磁极位置的旋转速度/旋转时磁极位置估计部，当轿厢在编码器中的任一个编码器发生故障的状态下行进时，在预定的旋转速度以下的低速区域中，只驱动设有正常编码器的曳引机的电动机，在高于预定的旋转速度的低速之外的区域中，驱动设有正常编码器的曳引机的电动机，同时根据旋转速度/旋转时磁极位置估计部估计出的估计值，来驱动设有故障编码器的曳引机的电动机。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的电梯装置的结构图。

图2是表示图1中的第1和第2控制装置主体的方框图。

图3是表示在图1中的第2编码器故障时的、第1和第2控制装置的动作的流程图。

图4是表示在图1中的第2编码器故障时的轿厢速度、第1电动机的驱动状态、和第2电动机的驱动状态的关系的时序图。

图5是表示本发明的实施方式2的电梯装置的结构图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的优选实施方式。

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1的电梯装置的结构图。在图中，在井道的上部设有第1曳引机1。第1曳引机1具有第1电动机2、通过第1电动机2而旋转的第1驱动绳轮3、对第1驱动绳轮3的旋转进行制动的第1制动器4、和产生与第1驱动绳轮3的旋转对应的信号的第1编码器5。第1驱动绳轮3与第1电动机2是同轴设置。

在井道的下部设有第2曳引机6。第2曳引机6具有第2电动机7、通过第2电动机7而旋转的第2驱动绳轮8、对第2驱动绳轮8的旋转进行制动的第2制动器9、和产生与第2驱动绳轮8的旋转对应的信号的第2编码器10。第2驱动绳轮8与第2电动机7是同轴设置。并且，第1和第2电动机2、7分别使用同步电动机。

在第1和第2驱动绳轮3、8上卷挂着多条(在图中只示出1条)作为悬挂单元的主绳索11。轿厢12和对重13通过主绳索11被吊挂在井道内，并依靠第1和第2曳引机1、6的驱动力而升降。在轿厢12的下部设有用于卷挂主绳索11的多个轿厢吊窗滑轮14a、14b。在对重13的上部设有用于卷挂主绳索11的对重吊窗滑轮15。

在井道的上部设有用于卷挂主绳索11的返回轮16。主绳索11的第1端部(轿厢侧端部)11a与设于井道上部的第1绳索固定部17连接。主绳索11的第2端部(对重侧端部)11b与设于井道上部的第2绳索固定部18连接。

主绳索11从第1端部11a侧开始依次卷挂在轿厢吊窗滑轮14a、14b、第1驱动绳轮3、第2驱动绳轮8、返回轮16和对重吊窗滑轮15上。即，轿厢12和对重13以2：1的挂绳方式吊挂在井道内。

第1曳引机1由第1控制装置19控制。第1控制装置19具有向第1电动机2提供电力的第1功率转换器20、和控制第1功率转换器20的第1控制装置主体(第1控制单元)21。

第2曳引机6由第2控制装置22控制。第2控制装置22具有向第2电动机7提供电力的第2功率转换器23、和控制第2功率转换器23的第2控制装置主体(第2控制单元)24。第1和第2曳引机1、6通常彼此同步驱动，即速度匹配控制。

第1和第2控制装置主体21、24分别具有微型计算机。即，第1和第2控制装置主体21、24的功能例如能够通过微型计算机的运算处理来实现。实施方式1的控制装置具有第1和第2控制装置19、22。

图2是表示图1中的第1和第2控制装置主体21、24的方框图。另外，在图2中，示出了第1编码器5正常、第2编码器10故障时的第1和第2控制装置主体21、24的功能结构。

第1控制装置主体21具有第1旋转速度/磁极位置检测部25、轿厢位置运算部26、轿厢负荷检测部27、速度模式生成部28、第1速度控制器29和第1电流控制器30。

第1旋转速度/磁极位置检测部25根据来自第1编码器5的信号，运算第1电动机2的旋转速度和磁极位置。轿厢位置运算部26根据来自第1编码器5的信号，运算轿厢12的位置。轿厢负荷检测部27根据来自称装置的信号，将包括乘客重量在内的轿厢12的重量作为轿厢负荷进行计测。

速度模式生成部28根据轿厢负荷、轿厢位置和下一次停止位置的信息，生成轿厢12的速度模式，并输出对应于速度模式的速度指令。第1速度控制器29根据从速度模式生成部28得到的速度指令、和从第1旋转速度/磁极位置检测部25得到的旋转速度的信息，来运算电流指令。

第1电流控制器30将从第1速度控制器29得到的电流指令与流入第1电动机2的电流的值进行比较，使用从第1旋转速度/磁极位置检测部25得到的磁极位置检测值，运算合适的电压指令。并且，向第1功率转换器20提供由第1电流控制器30运算出的电压指令，由此第1曳引机1进行最佳运转。

第2控制装置主体24具有第2旋转速度/磁极位置检测部31、旋转速度/旋转时磁极位置估计部32、第2速度控制器33、第2电流控制器34和曳引机驱动条件运算部35。

第2旋转速度/磁极位置检测部31根据来自第2编码器10的信号，运算第2电动机7的旋转速度和磁极位置。但是，在来自第2编码器10的信号故障时，由于来自第2旋转速度/磁极位置检测部31的信息不再能使用，所以取而代之使用来自旋转速度/旋转时磁极位置估计部32的信息。

旋转速度/旋转时磁极位置估计部32使用第2电动机7的感应电压，来估计第2电动机7的旋转速度及旋转时磁极位置(例如，参照【電気学会技術報告第719号】第18～19页“PMSMセンサレス駆動法(2)モデル追従方式”)。另外，旋转速度和旋转时磁极位置也能够根据流入第2电动机7的电流的实测值与电枢电流指令值之间的差分来估计。

第2速度控制器33在第2编码器10正常时，根据从第1控制装置主体21的速度模式生成部28得到的速度指令、和从第2旋转速度/磁极位置检测部31得到的旋转速度的信息，来运算电流指令。

与此相对，在第2编码器10发生故障时，第2速度控制器33根据从速度模式生成部28得到的速度指令、和从旋转速度/旋转时磁极位置估计部32得到的旋转速度估计值，来运算电流指令。

第2电流控制器34在第2编码器10正常时，将从第2速度控制器33得到的电流指令与流入第2电动机7的电流的值进行比较，使用从第2旋转速度/磁极位置检测部31得到的磁极位置检测值，运算合适的电压指令。并且，向第2功率转换器23提供由第2电流控制器34运算出的电压指令，由此第2曳引机6进行最佳运转。

与此相对，在第2编码器10发生故障时，第2电流控制器34将从第2速度控制器33得到的电流指令与流入第2电动机7的电流的值进行比较，使用从旋转速度/旋转时磁极位置估计部32得到的旋转时磁极位置估计值，来运算合适的电压指令。

曳引机驱动条件运算部35向第2功率转换器23输出驱动/停止指令，并切换具有发生了故障的第2编码器10的第2曳引机6的驱动/停止。具体地讲，曳引机驱动条件运算部35根据来自旋转速度/旋转时磁极位置估计部32的旋转速度估计值求出的旋转角速度ω、流入第2电动机7的电流的检测值I、第2电动机7的电枢绕组电阻R、和第2电动机7的电枢绕组磁链数(flux linkage number)最大值(固定值)φ，运算第2电动机7旋转时的感应电压ωφ和电枢绕组电阻的压降RI，在ωφ＞RI的条件下驱动第2电动机7，在除此之外的条件下使第2电动机7停止。

在此，在第2电动机7的高速区域中，感应电压随着旋转速度增大而增大，旋转速度/旋转时磁极位置估计部32的磁极位置的估计精度也提高。与此相对，在第2电动机7的低速区域(ωφ≤RI)中，感应电压小于因电阻(R)导致的压降，作为磁极位置检测信息的感应电压被埋没，使得磁极位置估计值产生误差。

这样，在第2电动机7的低速区域中，旋转速度/旋转时磁极位置估计部32的磁极位置估计不稳定，所以速度指令和电流指令有可能振动或振荡。因此，在曳引机驱动条件运算部35中，停止低速区域的第2电动机7的驱动，以避免第2电动机7的不稳定的驱动。

并且，在使用电枢电流的指令值与实测值之间的差分的磁极位置估计方法中，低速运转时的电流差分信息变小，所以产生低速区域中的磁极位置估计值的误差。

图3是表示在图1中的第2编码器10故障时的、第1和第2控制装置19、22的动作的流程图。第1和第2控制装置主体21、24监视在轿厢12行进时是否从第1和第2编码器5、10输出合适的脉冲信号。并且，例如在来自第2编码器10的信号被检测到异常时，判定为第2编码器10发生了故障。

在检测到第2编码器10的故障时，轿厢12紧急停止(步骤S1)。在紧急停止后，确认(安全检查)由第1和第2控制装置主体21、24监视的设备中、除第2编码器10之外的设备有无异常(步骤S2)。

如果除第2编码器10之外的设备正常，则由轿厢负荷检测部27检测轿厢负荷，并且由轿厢位置运算部26检测当前停止状态的轿厢12的位置(步骤S3)。并且，由速度模式生成部28生成用于使轿厢12行进(救援运转)到最近楼层或紧急停止前指定的楼层的速度模式(步骤S4)。

在确定速度模式后，第1和第2制动器4、9双方被释放，第1和第2驱动绳轮3、8处于能够旋转的状态(步骤S5)。并且，只驱动第1电动机2，轿厢12开始行进(步骤S6)。此时，虽然没有驱动第2电动机7，但第2驱动绳轮8和第2电动机7的转子通过主绳索11的移动而旋转。

在驱动第1电动机2后，监视是否满足条件ωφ＞RI(步骤S7)。在轿厢12的行进速度上升、并满足第2电动机7中的条件ωφ＞RI时，认为能够确保由旋转速度/旋转时磁极位置估计部32估计出的估计值的可靠性，所以开始驱动第2电动机7(步骤S8)。第2电动机7使用从旋转速度/旋转时磁极位置估计部32得到的旋转速度估计值和磁极位置估计值进行控制，轿厢12根据第1和第2电动机2、7双方的驱动力，进行与通常运转时相同的行进。

然后，在接近目标楼层时，轿厢12的速度下降，在第2电动机7中的感应电压达到ωφ≤RI时(步骤S9)，通过曳引机驱动条件运算部35使第2电动机7停止(步骤S10)。并且，只通过第1电动机2使轿厢12进行停靠(步骤S11)。

在轿厢12停靠于目标楼层后，第1和第2制动器4、9进行制动动作，轿厢门和层站门打开(步骤S12)。由此，轿厢12内的乘客能够向层站移动。

图4是表示在图1中的第2编码器10故障时的轿厢速度、第1电动机2的驱动状态、和第2电动机7的驱动状态的关系的时序图。在图4中，时间区域t1是救援运转前处理模式区间，相当于图3中的步骤S1～S4。并且，时间区域t2是起动模式区间，相当于图3中的步骤S5～S7。在该起动模式区间，第2电动机7的旋转速度是低速，所以只驱动第1电动机2。

另外，时间区域t3是低速之外的速度模式区间，相当于图3中的步骤S8～S9。在该低速之外的速度模式区间中，由于满足条件ωφ＞RI，所以驱动第1和第2电动机2、7双方。另外，时间区域t4是停止模式区间，相当于图3中的步骤S10～S12。在该停止模式区间，第2电动机7停止，只通过第1电动机2使轿厢12按照速度模式进行减速并停止。

另外，此处只说明了第2编码器10故障时的情况，当然为了也能应对第1编码器5的故障，在第1控制装置主体21也设有旋转速度/旋转时磁极位置估计部32和曳引机驱动条件运算部35。并且，在第1编码器5故障时也生成速度模式，所以也在第2控制装置主体24设有轿厢位置运算部26。

在这种电梯装置中，在控制装置主体21、24设置用于估计电动机2、7的旋转速度及旋转时磁极位置的旋转速度/旋转时磁极位置估计部32，例如在检测到第2编码器10的故障时，在预定的旋转速度以下的低速区域中，只通过第1曳引机1使轿厢12行进，在高于预定的旋转速度的低速之外的区域(ωφ＞RI)中，利用第1和第2曳引机1、6双方使轿厢12行进，所以在第2编码器10故障时，也能够实现第2曳引机6的驱动，能够确保充足的驱动力。并且，在第1编码器5故障时，同样能够实现第1曳引机1的驱动，能够确保充足的驱动力。

并且，控制装置主体21、24通过曳引机驱动条件运算部35在ωφ＞RI时判定为处于低速之外的区域，所以能够利用简单的结构检测到曳引机1、6的旋转速度达到低速之外的区域。

实施方式2

下面，图5是表示本发明的实施方式2的电梯装置的结构图。在实施方式1中示出了2:1挂绳方式的电梯装置，在实施方式2中说明1:1挂绳方式的电梯装置。

在图中，在井道的上部设有第1和第2曳引机1、6。在第1驱动绳轮3上卷挂着多条(在图中只示出1条)作为悬挂单元的第1主绳索41。在第2驱动绳轮8上卷挂着多条(在图中只示出1条)作为悬挂单元的第2主绳索42。在第1主绳索41的一端部和第2主绳索42的一端部连接着轿厢12。即，轿厢12由第1和第2主绳索41、42吊挂着。

在第1主绳索41的另一端部连接着第1对重43。在第2主绳索42的另一端部连接着第2对重44。在第1曳引机1的附近配置有用于卷挂第1主绳索41的第1偏导器轮45。在第2曳引机6的附近配置有用于卷挂第2主绳索42的第2偏导器轮46。

在轿厢12和第1对重43之间吊挂着第1辅助绳索47。第1辅助绳索47的下端部卷挂在设于井道下部的第1张紧轮48上。在轿厢12和第2对重44之间吊挂着第2辅助绳索49。第2辅助绳索49的下端部卷挂在设于井道下部的第2张紧轮50上。其他结构及曳引机1、6的驱动方法与实施方式1相同。

在这种1:1挂绳方式的电梯装置中，在编码器5、10故障时也能够适用与实施方式1相同的运转方式，能够确保充足的驱动力。

另外，在上述的示例中，把具有发生故障的编码器的曳引机的驱动条件设为ωφ＞RI，但低速之外的区域的判定基准不限于此，例如，也可以把具有发生故障的编码器的曳引机的旋转速度的估计值为预定值V以上作为驱动条件。根据曳引机1、6的容量和额定速度等条件，即使在满足条件ωφ＞RI时，有时磁极位置估计值也会含有误差，如果进行旋转速度的估计值为V以上的条件设定，则能够更可靠地将含有估计误差的速度区域排除在外。

并且，在上述的示例中说明了紧急停止后的救援运转，但也可以把上述的运转方式连续适用于临时恢复运转，直到救援运转后的正式恢复(编码器更换)。

另外，在上述的示例中示出了牵引式的电梯装置，但本发明也能够适用于滚动式的电梯装置。

另外，在上述的示例中示出了使用两台曳引机1、6的情况，但本发明也能够适用于使用三台以上曳引机的电梯装置。

另外，在上述的示例中，针对每个曳引机1、6设置控制装置主体21、24，但也可以利用公共的控制装置主体处理多个曳引机的控制。

另外，在上述的示例中，电动机2、7采用了同步电动机，但本发明也能够适用于采用感应电动机的情况。

Claims

1.一种电梯装置，其具有：

轿厢；

使所述轿厢升降的多个曳引机，该多个曳引机分别具有电动机、和用于检测所述电动机的旋转的编码器；以及

控制所述曳引机的控制装置，

所述控制装置具有用于估计各个所述电动机的旋转速度和旋转时磁极位置的旋转速度/旋转时磁极位置估计部，

当所述轿厢在所述编码器中的任一个编码器发生故障的状态下行进时，在预定旋转速度以下的低速区域中，只驱动设有正常的所述编码器的所述曳引机的所述电动机，在高于预定旋转速度的低速之外的区域中，驱动设有正常的所述编码器的所述曳引机的电动机，同时根据所述旋转速度/旋转时磁极位置估计部估计出的估计值，来驱动设有发生了故障的所述编码器的所述曳引机的电动机。

2.根据权利要求1所述的电梯装置，所述各个控制装置根据由所述旋转速度/旋转时磁极位置估计部估计出的旋转速度估计值求出的旋转角速度ω、流入所述电动机的电流的检测值I、所述电动机的电枢绕组电阻R、和所述电动机的电枢绕组磁链数最大值φ，来运算设有发生了故障的所述编码器的所述电动机在旋转时的感应电压ωφ和所述电枢绕组电阻的压降RI，在ωφ＞RI时，判定为低速之外的区域。