CN104229585A - 电梯的防乘客被困装置以及电梯的防乘客被困方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电梯的防乘客被困装置，其具有：永磁式同步电动机；调速器；第一旋转编码器，其与永磁式同步电动机连接，用于输出与三相的磁极位置相对应的第一脉冲串；第二旋转编码器，其与所述调速器连接，用于输出与旋转角度相对应的第二脉冲串；控制部分，其用于运算转矩和相位角；以及功率转换器，其用于向所述永磁式同步电动机供给三相交流，所述三相交流具有基于所述转矩的电压以及基于所述第一脉冲串的相位，在所述第一旋转编码器正常启动时，所述控制部分使所述第一脉冲串与所述第二脉冲串相对应，在所述第一旋转编码器发生了故障时，所述控制部分根据所述第二脉冲串来运算所述永磁式同步电动机的磁极位置。

Description

电梯的防乘客被困装置以及电梯的防乘客被困方法

技术领域

本发明涉及电梯的防乘客被困装置以及电梯的防乘客被困方法，适用于防止在磁极位置检测用旋转编码器发生了故障时发生乘客被关闭在电梯内的事故的电梯的防乘客被困装置以及电梯的防乘客被困方法。

背景技术

在现有技术中，在电梯发生了故障时，通过使电梯轿厢运行来救出被关闭在电梯轿厢内的乘客。

例如在专利文献1中公开了一种技术，即，在发生了乘客因电梯故障而被关闭在电梯轿厢内的事故时，通过释放机械式制动器，将电梯轿厢移动到最近的楼层，由此来救出乘客。具体来说，在专利文献1中公开了一种电梯，其使用螺旋齿轮和无齿轮方式的电动机，在释放机械式的制动器后，利用电梯轿厢侧和平衡重侧的微小的重量差使电梯轿厢朝重量较重的一侧移动。

利用这一技术，维修技术人员通过对开关进行接通/断开操作而使制动器进行吸引或者释放制动器，由此使电梯轿厢移动到能够救出被关闭在电梯轿厢内的乘客的位置。此外，采用通过永磁式同步电动机的三相输出阻抗来对输出进行短路的方法使电梯轿厢移动到能够救出乘客的位置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-143115号公报

可是，在上述专利文献1中，通过维修技术人员对开关进行接通/断开操作而使制动器进行吸引或者释放制动器，或者在使用永磁式同步电动机的电梯中通过相同的阻抗使输出短路。在这些方式中，若电梯轿厢侧和平衡重侧的微小的重量差小，则存在电梯轿厢的移动速度慢，救出乘客所需的时间长这一问题。此外，在电梯轿厢和平衡重之间的重量差小于行驶阻力时，则无法使电梯轿厢移动，在这一状态下，为了获得适当的速度，需要采取任意方法来增大该重量差的装置。另外，在需要维修技术人员进行救出作业的场合，必须要等到维修技术人员到达现场并进行安全确认后才能进行救出作业，因此存在需要花费很长的时间才能救出电梯内乘客的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而作出的，本发明的目的在于提供电梯的防乘客被困装置以及电梯的防乘客被困方法，其在电梯发生了故障时通过推测永磁式同步电动机的磁极位置，能够安全并且迅速地使电梯移动到最近的楼层。

解决方案

本发明提供一种电梯的防乘客被困装置，其特征在于，该电梯的防乘客被困装置具有具有：永磁式同步电动机；调速器；第一旋转编码器，其与永磁式同步电动机连接，用于输出与三相的磁极位置相对应的第一脉冲串；第二旋转编码器，其与所述调速器连接，用于输出与旋转角度相对应的第二脉冲串；控制部分，其用于运算与速度指令和速度反馈信号之间的偏差相对应的转矩以及基于所述第一脉冲串的相位角；以及功率转换器，其用于向所述永磁式同步电动机供给三相交流，所述三相交流具有基于所述转矩的电压以及基于所述第一脉冲串的相位，在第一旋转编码器正常启动时，所述控制部分使所述第一脉冲串与所述第二脉冲串相对应，在所述第一旋转编码器发生了故障时，所述控制部分根据所述第二脉冲串来运算所述永磁式同步电动机的磁极位置。

根据上述结构，在第一旋转编码器正常启动时，使第一脉冲串与第二脉冲串相对应，在第一旋转编码器发生了故障时，根据所述第二脉冲串来运算所述永磁式同步电动机的磁极位置。也就是说，在用于检测磁极位置的旋转编码器发生了故障时，根据设置在调速器上的轿厢位置检测用的旋转编码器的信号来推算出磁极位置，以此来算出相位角。由此，在用于检测磁极位置的旋转编码器发生了故障时，通过将轿厢位置检测用的旋转编码器作为备份编码器进行使用，推测永磁式同步电动机的磁极位置，并驱动永磁式同步电动机，使电梯移动到最近的楼层，由此能够安全地救出乘客，能够避免乘客被关闭在电梯轿厢内。

发明效果

根据本发明，在电梯发生了故障时，通过推测永磁式同步电动机的磁极位置，能够安全并且迅速地使电梯移动到最近的楼层，能够救出电梯轿厢内的乘客。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式所涉及的电梯的防乘客被困装置的结构的框图。

图2是表示该实施方式所涉及的输出脉冲和线间感应电压的一例的说明图。

附图标记说明

1    功率转换器

2    电流检测器

3    平衡重

4    吊索

5    电梯轿厢

8    调速器

9    轿厢位置检测用旋转编码器

10   磁极位置检测用旋转编码器

11   永磁式同步电动机

12   磁极位置运算部分

13   速度控制部分

14   电流控制部分

15   微型计算机

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式进行详细说明。

(1)电梯的防乘客被困装置

首先参照图1对电梯的防乘客被困装置的结构进行说明。在以下的说明中，以检测电梯磁极位置用的旋转编码器(Rotary Encoder)发生了故障的场合为例对电梯的防乘客被困装置进行说明。在本实施方式中，通过使用磁极位置检测用的旋转编码器10和轿厢位置检测用的旋转编码器9来防止乘客被关闭在电梯轿厢内的事故发生。

如图1所示，为了掌握作为电梯用电动机的永磁式同步电动机11的磁极位置，在永磁式同步电动机11的旋转轴设置有磁极位置检测用的旋转编码器10。此外，为了检测电梯轿厢的位置和速度，在调速器8的旋转轴设置有轿厢位置检测用的旋转编码器9。

调速器8被用作电梯的安全装置，在电梯轿厢的速度达到预先设定的规定速度以上时，调速器8动作，强制地使电梯停止。例如，在电梯的吊索发生了断裂等紧急情况时，通过夹住调速器绳索而使紧急制动装置动作，以此对电梯轿厢进行紧急制动。此外，调速器8还可以作为电梯的终端楼层强制减速装置来使用。此时，通过安装在调速器8上的终端楼层减速装置速度检测用旋转编码器来求出电梯的速度，当电梯轿厢的当前位置与升降通道的终端之间的距离处于规定距离以内时的电梯轿厢的速度等于或者大于预先设定的规定的速度以上时，通过调速器8使电梯轿厢停止。

永磁式同步电动机11的启动由包括后述的磁极位置运算部分12、速度控制部分13以及电流控制部分的微型计算机15控制。微型计算机15是本发明的控制部分的一例。

在本实施方式中，设置在调速器8上的轿厢位置检测用的旋转编码器9不仅用来推测电梯的位置和速度，而且还被用于推测永磁式同步电动机11的磁极位置。在磁极位置检测用的旋转编码器10发生了故障时，使用轿厢位置检测用的旋转编码器9推测磁极位置，并且根据该磁极位置输出用于使永磁式同步电动机启动的三相交流电压波形，由此使永磁式同步电动机启动。

(2)永磁式同步电动机的启动

接着对通常运行时的电梯的永磁式同步电动机的启动进行说明。如图1所示，永磁式同步电动机11是电梯用的电动机。永磁式同步电动机11是使用永磁体的同步方式的电动机，与通过交流电流形成的旋转磁场和通过电枢电流形成的磁场之间的旋转速度差同步地进行旋转。为了控制永磁式同步电动机11，需要准确掌握永磁体的磁极位置。因此，在永磁式同步电动机11的旋转轴上设置有用于掌握磁极位置的磁极位置检测用的旋转编码器10。

由磁极位置检测用的旋转编码器10检测出的磁极位置信号被输入到磁极位置运算部分12中。此外，由磁极位置检测用的旋转编码器10检测出的速度反馈信号被输入到速度控制部分13中。

在磁极位置运算部分12中，根据所输入的磁极位置信号来运算永磁式同步电动机11的相位角，并将该相位角输出到电流控制部分14中。另外，速度控制部分13输出与速度指令和速度反馈信号之间的偏差相对应的转矩指令。具体来说，速度控制部分13计算使速度反馈信号追随速度指令的转矩，并将运算出的转矩作为转矩指令而输出到电流控制部分14中。

电流控制部分14相对于来自速度控制部分13的转矩指令，按照由电流检测器2检测出的电流反馈信号和在磁极位置运算部分12中算出的相位角来生成电压指令，并将该电压指令输出到功率转换器1中。功率转换器1输出用于控制永磁式同步电动机11的三相交流电压波形，以此来驱动永磁式同步电动机11。

(3)乘客被困事故的发生

以下说明在具备所述永磁式同步电动机11的电梯中因磁极位置检测用旋转编码器10的故障而发生乘客被困事故的情况。

以图1所示的从1层的电梯门厅7使用电梯到2层的电梯门厅6的场合为例进行说明。从1层的电梯门厅7到2层的电梯门厅6时，为了启动电梯，向功率转换器1发出指令，使得按照由永磁式同步电动机11的磁极位置运算部分12算出的相位角使适当的电流流过永磁式同步电动机11。而且，根据该指令使永磁式同步电动机11旋转，使吊索4和电梯轿厢5以及平衡重3同时动作，由此使电梯轿厢5升降，使电梯轿厢5到达2层的电梯门厅6。

在此，假定在电梯轿厢5到达作为目的地楼层的2层前，磁极位置检测用旋转编码器10发生了故障。此时，由于没有磁极位置信号输入到磁极位置运算部分12，并且也没有相位角从磁极位置运算部分12输出，所以无法向永磁式同步电动机11输出电流指令。为此，永磁式同步电动机11不能启动，电梯紧急停止，从而发生乘客被困事故。

(4)磁极位置的推测

以下，参照图2来说明磁极位置检测用旋转编码器10发生了故障时通过调速器8的轿厢位置检测用旋转编码器9来推测磁极位置的方法。图2是表示作为磁极位置检测用旋转编码器10的输出的磁极位置脉冲、作为轿厢位置检测用旋转编码器9的输出的轿厢位置脉冲以及线间(U-V之间、V-W之间、W-U之间)感应电压的一例的说明图。

永磁式同步电动机11的磁极位置能够根据磁极位置检测用旋转编码器10的磁极位置脉冲φU、φV、φW相互之间的关系分解为六个模式(每60°电角为一个模式)。

从图2可以知道，在永磁式同步电动机的磁极位置模式的模式1中，U-V之间的感应电压与φU相一致，在模式3中，V-W之间的感应电压与φV相一致，而在模式5中，W-U之间的感应电压与φW相一致，在将φU的一个波形六等分时，所得的波形相当于磁极位置模式中的一个模式。

另外，在控制电动机的电流流动相位的微型计算机15内的磁极位置模式(模式1'～模式6')与永磁式同步电动机11的磁极位置的模式(模式1～模式6)相一致时，表示没有发生失步。此时，能够驱动永磁式同步电动机11将电梯轿厢5内的乘客移动到最近的楼层。

为此，在磁极位置检测用的旋转编码器10发生了故障时，为了将微型计算机15内的磁极位置模式和永磁式同步电动机11的磁极位置模式设定为相同的模式，有必要根据轿厢位置检测用旋转编码器9来推测出磁极位置模式。为了推测磁极位置模式，有必要根据轿厢位置检测用旋转编码器9的轿厢位置脉冲来算出磁极位置脉冲的位置。

首先，在磁极位置检测用旋转编码器10正常时，记录φU的上升位置，并记录从该上升位置起算的轿厢位置脉冲数。将轿厢位置脉冲X[p/r]、磁极位置脉冲Y[p/r]、永磁式同步电动机11的直径D以及调速器8的直径D'记录在微型计算机15内，根据下式(1)能够算出磁极位置检测用旋转编码器的φU的一个脉冲。

数1

$\frac{X}{Y}\×\frac{D^{\′}}{D}...\left(1\right)$

此后，根据下式(2)，将磁极位置检测用旋转编码器的φU的一个脉冲除以6，能够算出一个磁极位置模式的脉冲数。

数2

$\frac{1}{6}\×\frac{X}{Y}\×\frac{D^{\′}}{D}...\left(2\right)$

接着，将正常时记录的从φU的上升位置起算的脉冲数b除以根据上式(2)算出的脉冲数，由此能够推测出磁极位置模式1至磁极位置模式6。此外，由于除法的计算结果中的尾数表示更为详细的磁极位置，因此通过使用该尾数的值，能够进一步提高电动机的驱动精度。

通过上述运算，在磁极位置检测用旋转编码器10发生了故障时，根据轿厢位置检测用旋转编码器9的轿厢位置脉冲推测出磁极位置模式，能够驱动永磁式同步电动机11，能够使电梯安全并且迅速地移动到最近的楼层，从而能够救出电梯轿厢内的乘客。

(5)本实施方式的效果

如上所述，根据本实施方式，在磁极位置检测用旋转编码器10正常时，将在磁极位置检测用旋转编码器10中检测出的磁极位置和轿厢位置检测用旋转编码器9的输出信号读入同一个微型计算机中，并使两者以能够算出彼此位置的方式相关联。由此，在磁极位置检测用旋转编码器10发生了故障时，能够根据轿厢位置检测用旋转编码器9的输出信号推算出磁极位置，能够算出相位角。此时，能够驱动永磁式同步电动机，能够使电梯轿厢停靠在最近的楼层，从而能够安全地救出电梯轿厢内的乘客。

Claims (5)

1.一种电梯的防乘客被困装置，其特征在于，

该电梯的防乘客被困装置具有：

永磁式同步电动机；

调速器；

第一旋转编码器，其与所述永磁式同步电动机连接，输出与三相的磁极位置相对应的第一脉冲串；

第二旋转编码器，其与所述调速器连接，输出与旋转角度相对应的第二脉冲串；

控制部分，其运算与速度指令和速度反馈信号之间的偏差相对应的转矩以及基于所述第一脉冲串的相位角；以及

功率转换器，其用于向所述永磁式同步电动机供给三相交流，所述三相交流具有基于所述转矩的电压以及基于所述第一脉冲串的相位，

在所述第一旋转编码器正常启动时，所述控制部分使所述第一脉冲串与所述第二脉冲串相对应，在所述第一旋转编码器发生了故障时，所述控制部分根据所述第二脉冲串来运算所述永磁式同步电动机的磁极位置。

2.根据权利要求1所述的电梯的防乘客被困装置，其特征在于，

所述控制部分具备磁极位置运算部分、速度控制部分以及电流控制部分，

所述磁极位置运算部分根据由所述第一旋转编码器输出的所述第一脉冲串来运算所述永磁式同步电动机的相位角，

所述速度控制部分输出与速度指令和速度反馈信号之间的偏差相对应的转矩指令，

所述电流控制部分相对于所述转矩指令而输出与电流反馈信号和所述相位角相对应的电压指令，

在所述第一旋转编码器正常启动时，所述磁极位置运算部分使所述第一脉冲串与所述第二脉冲串相对应，在所述第一旋转编码器发生了故障时，所述磁极位置运算部分根据所述第二脉冲串来运算所述永磁式同步电动机的磁极位置。

3.根据权利要求2所述的电梯的防乘客被困装置，其特征在于，

在所述第一旋转编码器正常启动时，所述磁极位置运算部分根据所述第一脉冲串的三相之间的相互关系将所述第一脉冲串分解为规定数目的磁极位置模式，并使所述磁极位置模式与所述第二脉冲串相对应，在所述第一旋转编码器发生了故障时，所述磁极位置运算部分根据所述第二脉冲串来推测所述磁极位置模式。

4.根据权利要求3所述的电梯的防乘客被困装置，其特征在于，

在所述第一旋转编码器正常启动时，所述磁极位置运算部分根据所述第一脉冲串的三相之间的相互关系将所述第一脉冲串分解为六个磁极位置模式，并使所述六个磁极位置模式与所述第二脉冲串相对应，在所述第一旋转编码器发生了故障时，所述磁极位置运算部分将所述第二脉冲串的规定期间的脉冲数除以所述分解得到的一个磁极位置模式的脉冲数，由此来推测所述磁极位置模式。

5.一种电梯的防乘客被困方法，其特征在于，

该电梯的防乘客被困方法是具备永磁式同步电动机、调速器、第一旋转编码器、第二旋转编码器、控制部分以及功率转换器的电梯的防乘客被困装置中的电梯的防乘客被困方法，所述第一旋转编码器与所述永磁式同步电动机连接，用于输出与三相的磁极位置相对应的第一脉冲串，所述第二旋转编码器与所述调速器连接，用于输出与旋转角度相对应的第二脉冲串，所述控制部分用于运算与速度指令和速度反馈信号之间的偏差相对应的转矩指令以及基于所述第一脉冲串的相位角，所述功率转换器用于向所述永磁式同步电动机供给三相交流，所述三相交流具有基于所述转矩指令的电压以及基于所述第一脉冲串的相位，

该电梯的防乘客被困方法包含第一步骤和第二步骤，

在第一步骤中，在所述第一旋转编码器正常启动时，所述控制部分使所述第一脉冲串与所述第二脉冲串相对应，

在第二步骤中，在所述第一旋转编码器发生了故障时，所述控制部分根据所述第二脉冲串来运算所述永磁式同步电动机的磁极位置。