CN104724556B - 电梯控制装置以及使用该电梯控制装置的电梯 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在减少组装时间的同时提高耐干扰性的电梯控制装置以及使用该电梯控制装置的电梯。电梯控制装置具有向驱动卷扬机的电动机供给交流电的逆变器电路，且具有载置在冷却片(7)上的印刷电路板(1)，印刷电路板(1)具有区域A～D，在区域B和区域D中分别设置有制动器控制电路部(5)和逆变器控制电路部(4)，区域A与内置有逆变器电路的IPM(8)连接，并且设置有在IPM(8)与逆变器控制电路(4)之间收发信号的接口电路部(2)，区域C中设置有电源电路部(3)。

Description

电梯控制装置以及使用该电梯控制装置的电梯

技术领域

本发明涉及一种用于驱动电梯的电梯控制装置以及使用该电梯控制装置的电梯。

背景技术

作为驱动电梯升降的卷扬机用的电动机，可以利用永久磁铁型同步电动机等交流电动机。因此，为了对卷扬机进行驱动控制，使用包括逆变器装置的电梯控制装置。该电梯控制装置具有：IPM(智能型功率模块)，其内置有逆变器装置的主电路，用于控制对电动机的交流电的供给；接口电路，其收发IPM及其周边装置与各种控制电路之间的控制信号；包括控制逆变器的微型计算机(以下称为微机)的逆变器控制电路；抑制卷扬机旋转的制动器的开闭控制电路；以及电梯控制电路，其接收群管理控制装置等上位控制装置发出的指令，执行包括对逆变器控制电路发出的运行指令的电梯控制。此外，该电梯控制装置还具有各种控制电路以及内置于IPM的驱动电路等电源电路。上述电源电路将从主电源装置供给的电压变换为各个电路用的规定电压。

如上所述，电梯控制装置中包括功率电路以及控制电路等各种电路，所以电梯控制装置的组装需要花费大量的时间和成本。为此，要求开发出能够降低电梯控制装置的组装时间以及成本的技术。

例如在专利文献1中公开了一种降低电梯控制装置等混合设置有功率系统以及控制系统的电路的组装时间的技术。在该技术中，控制电路部以及电源电路部使用同一块电路印刷版一体构成。由此，能够在减少组装时间的同时，缩短配线的长度以及降低辐射干扰。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-130068号公报

为了在电梯控制装置中组装电路，通常采用印刷电路板。但是，在采用上述现有技术时，由于电路结构复杂，所以存在不能充分减少组装时间、也不能充分降低辐射干扰的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在减少组装时间的同时提高耐干扰性的电梯控制装置以及使用该电梯控制装置的电梯。

解决方案

为了解决上述问题，本发明所涉及的电梯控制装置具有向驱动卷扬机的电动机供给交流电的逆变器电路，该电梯控制装置具有冷却片以及载置在冷却片上的一块印刷电路板。该印刷电路板具有第一区域、第二区域、第三区域以及第四区域，在第一区域和第二区域中分别设置有对卷扬机所具有的制动器进行控制的制动器控制电路部和控制逆变器电路的逆变器控制电路部，在第三区域中设置有接口电路部，该接口电路部与内置有逆变器电路的半导体装置连接，并且在半导体装置与逆变器控制电路之间收发信号，在第四区域中设置有向制动器控制电路部、逆变器控制电路部和接口电路部供给控制电源的电源电路部。

此外，为了实现解决上述问题，本发明所涉及的电梯具有：卷扬机，该卷扬机具有通过电动机进行旋转的绳轮；卷绕在绳轮上的吊索；由吊索悬吊的电梯轿厢和平衡重；以及驱动电动机的控制盘，在该电梯中，通过绳轮来驱动吊索，由此使电梯轿厢和所述平衡重进行升降。此外，控制盘具有本发明所涉及的上述电梯控制装置。

发明效果

根据本发明，通过将电梯控制装置的制动器控制电路部、逆变器控制电路部、接口电路部以及电源电路部汇集成一体，能够在抑制电路之间的干扰和发热的影响的同时，将电梯控制装置的主要部分一体地构造在一块印刷电路板上。由此，能够在减少电梯控制装置的组装时间的同时，提高耐干扰性。并且还能够在减少电梯的组装时间的同时，提高电梯动作的可靠性。

上述以外的课题、结构以及效果在以下的实施方式的说明中加以阐述。

附图说明

图1是表示作为本发明的一实施例的电梯控制装置的电路安装结构的俯视图和侧视图。

图2表示IPM向印刷电路板连接的例子。

图3表示电梯控制装置的现有例的俯视图。

图4表示具有图1的实施例所涉及的电梯控制装置的电梯的一例。

附图标记说明如下：

1…印刷电路板

2…IPM接口电路部

3…电源电路部

4…逆变器控制电路部

5…制动器控制电路部

6…连接器

7…冷却片

8...IPM

9…缓冲电容器

10…驱动元件

11…直流配线

12…交流配线

13…电源连接配线

14…螺钉

15…散热垫

16…微机控制印刷电路板

17…制动器控制印刷电路板

18…IPM接口印刷电路板

19、20、21…配线电缆

22…冷却片

23…电梯控制电路部

24…逆变器控制电路部

25…接口电路部

31…电极盘

32…用于监视逆变器的直流电压的配线

53…绳轮

100…卷扬机

101…电梯轿厢

102…轿厢下滑轮

103…平衡重

104、105、106、107…转向滑轮

110…吊索

120…控制盘

121…电缆

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。在此，IPM是已知的半导体装置，在其树脂框架中内置有使用IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor的简称)的逆变器主电路，收纳有驱动IGBT的驱动电路、短路和过热等的检测和保护电路，并且具有与外部电路进行连接的端子。需要说明的是，通过内置在IPM中的逆变器主电路向卷扬机(参照图4的附图标记“100”)的电动机供给交流电。

图1表示作为本发明的一实施例的电梯控制装置的电路安装结构。

在本实施例中，矩形或者正方形的印刷电路板1安装在面积比印刷电路板1大的冷却片7上。印刷电路板1通过螺钉14(或者螺栓)螺纹紧固在冷却片7上。螺钉14穿过位于印刷电路板1与冷却片7之间的间隔物30。印刷电路板1与冷却片7的表面之间隔开与间隔物30的长度相当的规定距离。需要说明的是，在图中省略了印刷电路板1的配线图案。

印刷电路板1被划分成矩形或者正方形的四个区域A、B、C以及D(图中由虚线包围的区域)。收发内置有逆变器主电路的IPM与各个控制电路之间的控制信号的IPM接口电路部2、卷扬机用的制动器控制电路部5、构成内置在IPM中的驱动电路和检测保护电路以及设置在印刷电路板1上的各种控制电路的电源的控制电源电路部3以及通过微机来控制逆变器主电路部的逆变器控制电路部4分别设置在上述四个区域A、B、C以及D中。

IPM8位于印刷电路板1的区域A与冷却片7之间。IPM8的背面与冷却片7接触，由此将IPM产生的热量向冷却片7散热。需要说明的是，图中的点划线表示位于印刷电路板1下方的IPM的外形。在设置于区域A的IPM接口电路部2，沿着印刷电路板1的一条边，设置有多个电极盘31。直流配线11中的向内置于IPM的逆变器主电路供给直流电的配线(P、N)和IPM的直流电源端子通过螺钉共同固定在上述电极盘31上。此外，在区域A中设置有用于将排成一列地设置在IMP8上的多个控制端子与印刷电路板1电连接的连接器6。通过电极盘31与直流电源端子之间的螺纹紧固以及控制端子与连接器6之间的连接，由此将IPM8连接和支承在电路印刷版1的区域A。

为了能够连接多种IPM，设置有3个以上的电极盘31。在图1的印刷电路板1上设置有4个电极盘31，其中的两个电极盘上连接有沿着IPM8的一条边设置的直流电源端子(P、N)。与此相对地，在图2所示的IPM连接例中，由于直流电源端子(P、N)和再生制动器电路用的端子(BR)沿着IPM8的一条边设置，所以使用3个电极盘。此外，为了能够连接多种IPM，连接器6也设置有2个以上。在图1中，IPM8的控制端子与图中下侧的连接器连接。与此相对，在图2所示的IPM8在印刷电路板1上的连接例中，IPM8的控制端子与图2上侧的连接器6连接。根据上述印刷电路板1的IPM8的连接结构，能够对多种IPM采用相同的印刷电路板。因此，相对于系列化的IPM，也就是系列化的卷扬机的电动机容量，能够使用相同结构的印刷电路板，由此能够降低电路的制作成本。

此外，在本实施例中，将用于抑制在逆变器主电路中产生的峰值电压的缓冲电容器9连接在印刷电路板1的从电极盘31延伸出的配线图案上。由此，能够将缓冲电容器9安装在印刷电路板1上的IPM的正上方。此外，由于缓冲电容器9位于IPM的正上方，所以能够缩短缓冲电容器9与IPM8之间的配线长度。由此，能够降低缓冲电容器9与IPM8之间的配线电感。

需要说明的是，在图1的IPM8中，在与设置有直流电源端子(P、N)的一条边相垂直的方向的另一条边设置有三相交流输出端子U、V、W以及再生制动器电路的端子BR。IPM8中的设置有上述端子的部分从印刷电路板1的端部朝外侧伸出。交流配线12和直流配线11中的再生制动器用配线不经由印刷电路板1而直接用螺钉固定在交流输出端子和再生制动器电路的端子上。因此，在印刷电路板1的A区域中，在与设置有直流电源端子用的电极盘31的边垂直的方向的边没有形成电极盘。因此，由于在形成电极盘时，不需要考虑在与直流电源端子的排列方向垂直的方向上排列的交流输出端子和再生制动器电路用端子的对位精度，所以能够更方便地制作印刷电路板。此外，也能够方便地将IPM8安装在印刷电路板1上。

接着，在设置在印刷电路板1的区域B中的制动器控制电路部5中使用表面安装型的驱动元件10。在此，区域B和区域A沿着印刷电路板1的同一条边排列。采用焊接等方式将电极形成面与配线图案电连接，由此将驱动元件10固定在印刷电路板1上。制动器控制电路的电容量小于逆变器主电路，为了驱动电磁制动器等，使用功率MOSFET和IGBT等功率元件作为驱动元件10。因此，在本实施例中，在印刷电路板1的设置有驱动元件10的表面的背面，在驱动元件10的正下方粘贴有散热垫15。由此，即使将驱动元件10安装在印刷电路板1上，也能够将驱动元件10产生的热量向冷却片7进行散热。此外，由于驱动元件10安装在表面，所以散热面积增加。因此，能够提高对驱动元件10发出的热量的散热效率。

在本实施例中，驱动元件10在区域B中位于印刷电路板1的与区域A和区域B均相邻的一条边相邻的部分。在与该部分邻接的区域B连接有通向制动器装置的配线13。由此，如后所述，能够将作为功率元件的驱动元件10与设置在区域D的逆变器控制电路部4分开设置，由此能够降低从驱动原件10产生的热量对逆变器控制电路部4的影响。

接着，印刷电路板1的区域C和区域A沿着印刷电路板1的与排列有区域B和区域A的一条边垂直的一条边排列。因此，在印刷电路板1中，区域B和区域C对角设置。设置在区域C中的电源电路部3对未图示的主电源装置的电压进行适当的转换后，将该电压供给至内置于IPM8的驱动电路和检测保护电路、接口电路部2、制动器控制电路部5以及后述的逆变器控制电路部4。由此，通过将由设置在印刷电路板1中的多个电路共用的电源电路部设置在区域C中，能够缩小电梯控制装置整体的电源电路规模。

接着，在印刷电路板1中，设置有逆变器控制电路部4的区域D与连接有IPM8的区域A对角设置。由此，能够降低从内置在IPM8中的作为逆变器主电路的半导体开关元件的IGBT产生的热量对逆变器控制电路部4的影响。因此，能够防止因逆变器控制电路部4的温度上升而产生故障和误动作。由此，即使将逆变器主电路部和逆变器控制电路部设置在同一块印刷电路板上，也能够确保电梯控制装置的可靠性。

图3表示电梯控制装置的现有例。以下参照图3对图1的实施例的主要效果进行说明。

图3所示的现有例具有：微机控制印刷电路板16、制动器控制印刷电路板17以及IPM接口印刷电路板18，在微机控制印刷电路板16设置有执行包括向逆变器控制电路发出的运行指令的电梯控制的电梯控制电路部23、控制逆变器装置的逆变器电路控制部分24以及与周边装置的接口电路部25，制动器控制印刷电路板17设置有制动器控制电路部。各个印刷电路板由配线电缆19～21连接，并且经由上述配线电缆收发信号。制动器控制印刷电路板17具有与卷扬机的制动器装置进行配线连接的电缆13、驱动制动器的驱动元件10以及对驱动元件10进行冷却的冷却片22。在IPM8中，向卷扬机的电动机供给交流电的配线12、将逆变器主电路与直流电源连接的配线11以及抑制逆变器的峰值电压的缓冲电容器9互相连接。IPM接口印刷电路板18通过连接器6直接与IPM8的控制端子连接。此外，在IPM接口印刷电路板18上连接有用于监视逆变器的直流电压的配线32。

如上所述，在现有例中，印刷电路板以及印刷电路板之间的配线多，需要花费大量的组装时间。此外，由于IPM接口印刷电路板18与微机控制印刷电路板之间的设置距离远，所以控制电路容易受到来自逆变器电路的辐射干扰等的影响。

与此相对地，在图1的实施例中，在一块印刷电路板1的四个区域A～D中分别设置电梯控制装置的IPM接口电路部2、制动器控制电路部5、控制电源电路部3以及逆变器控制电路部4。并且，上述印刷电路板1载置在冷却片7上。由此，由于多个电路部安装在一块印刷电路板上，所以能够减少电梯控制装置的组装时间。此外，由于使用印刷电路板上的配线图案作为电路部之间的配线，所以能够缩短配线长度。因此，能够减少辐射干扰对控制电路的影响。

在上述现有例中，使用附带冷却片22的插入构件作为制动控制电路部的驱动元件10。与此相对，在图1的实施例中，由于在安装有IPM的印刷电路板1的表面安装驱动元件10，所以不需要使用单独的冷却片，能够向用于冷却IPM8的冷却片7进行散热。

在图1的实施例中，与现有例一样，IPM接口电路部2中的连接器6和IPM8的控制端子直接连接。不过，在图1的实施例中，由于将逆变器的直流电源配线11和IPM8的直流电源输入端子一起固定在印刷电路板上，所以能够将原来与IPM8的直流端子连接的缓冲电容器9安装在印刷电路板上。此外，在本实施例中，不需要像现有技术那样另行准备逆变器输入直流电压用的配线11。

并且，在上述现有例中，在各块印刷电路板上设置有电源变换电路。与此相对，在图1的实施例中，由于在一块印刷电路板1上设置电梯控制装置的IPM接口电路部2、制动器控制电路部5、控制电源电路部3以及逆变器控制电路部4，所以能够使控制电源电路部共用化。因此，能够缩小电梯控制装置整体的电源电路规模。

由于进行驱动的电动机的容量因电梯的运行速度或者负载量的不同而变化，所以需要准备多种在逆变器装置中使用的IPM的容量。因此，在现有技术中，需要使用多种IPM接口印刷电路板。与此相对，在图1的实施例中，通过在印刷电路板上设置多个安装IPM用的电极盘以及连接器，能够在多种IPM中使用同一种印刷电路板。

需要说明的是，在本实施例中，考虑到容易受到辐射干扰的影响以及来自功率电路的热量的影响等，将图1中的未图示的电梯控制电路部(相当于图3的附图标记“23”)安装在与印刷电路板1不同的印刷电路板上。

图4表示具有图1的实施例所涉及的电梯控制装置的电梯的一例。本实施例的电梯为卷扬机100和控制盘120设置在升降通道内的所谓的无机械室电梯。

在图4的电梯中，吊索110依次卷绕在设置于电梯轿厢101下部的轿厢下滑轮102、转向滑轮107、绳轮53、转向滑轮106、转向滑轮105以及设置在平衡重103上的平衡重用转向滑轮104上。此外，吊索110的两端分别固定在未图示的升降通道的顶部。通过上述吊索110将电梯轿厢101和平衡重103悬吊在升降通道内。

卷扬机100设置在电梯轿厢的侧面与未图示的升降通道壁面之间的狭窄的空间内。在本实施例中，平衡重103和转向滑轮105～107也设置在与设置有卷扬机100的空间相同的空间内。

在从控制盘120向卷扬机100的电动机部供给交流电后，电动机部旋转，由此使卷扬机100的绳轮53旋转。绳轮53开始旋转后，通过吊索110和绳轮53的槽部的摩擦对吊索110进行驱动，由此使电梯轿厢101和平衡重103在升降通道空间内进行升降。

用于向卷扬机100的电动机部供给交流电的控制盘120隔着电梯轿厢101设置在与卷扬机100相反的一侧，其与卷扬机100一样，设置在电梯轿厢101的侧面与未图示的升降通道壁面之间的狭窄的空间内。在该控制盘120的框体内收纳有图1的电梯控制装置。从图1的IPM8输出的交流电通过电缆121供给至卷扬机100的电动机部后，卷扬机100开始旋转而驱动电梯轿厢101进行升降。

根据图4的电梯，由于能够减少控制盘的组装时间，所以能够减少电梯整体的组装时间并且降低成本。此外，由于能够防止因辐射干扰而导致控制盘内的电路发生故障和误动作，所以能够防止电梯发生故障，并且能够提高电梯动作的可靠性。

需要说明的是，本发明不受上述各个实施例的限定，可以包括各种变形例。例如，上述各个实施例用于以简单易懂的方式对本发明进行详细的说明，但并不意味本发明必须具有所有进行过说明的结构。并且，可以用其他结构对各个实施例的一部分结构进行追加、删除和替换。

例如，在图1的实施例中，也可以使用树脂框架内设置有逆变器主电路但没有设置驱动电路的功率半导体模块来取代IPM8。此时，能够将驱动电路设置在印刷电路板1的区域A中。

Claims (7)

1.一种电梯控制装置，该电梯控制装置具有向驱动卷扬机的电动机供给交流电的逆变器电路，其特征在于，

所述电梯控制装置具有冷却片和载置在所述冷却片上的一块印刷电路板，

所述印刷电路板具有第一区域、第二区域、第三区域以及第四区域，

在所述第一区域和所述第二区域中分别设置有对所述卷扬机所具有的制动器进行控制的制动器控制电路部和对所述逆变器电路进行控制的逆变器控制电路部，

在所述第三区域中设置有接口电路部，所述接口电路部与内置有所述逆变器电路的半导体装置连接，并且在所述半导体装置与所述逆变器控制电路之间收发信号，

在所述第四区域中设置有向所述制动器控制电路部、所述逆变器控制电路部以及所述接口电路部供给控制电源的电源电路部。

2.如权利要求1所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述第三区域中，所述半导体装置设置有3个以上的直流端子连接部，所述半导体装置设置有2个以上的控制端子连接部。

3.如权利要求1或2所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述制动器控制电路部中的驱动元件以表面安装的方式安装在所述第一区域中，隔着所述第一区域在所述驱动元件的下方设置有散热垫。

4.如权利要求1或2所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述第二区域和所述第三区域对角设置。

5.如权利要求3所述的电梯控制装置，其特征在于，

所述驱动元件沿着所述印刷电路板的一条边设置。

6.如权利要求1或2所述的电梯控制装置，其特征在于，

在所述第三区域中设置有缓冲电容器。

7.一种电梯，该电梯具有：卷扬机，所述卷扬机具有通过电动机进行旋转的绳轮；卷绕在所述绳轮上的吊索；由所述吊索悬吊的电梯轿厢和平衡重；以及驱动所述电动机的控制盘，在所述电梯中，通过所述绳轮来驱动所述吊索，由此使所述电梯轿厢和所述平衡重进行升降，

其特征在于，

所述控制盘具有冷却片和载置在所述冷却片上的一块印刷电路板，

所述印刷电路板具有第一区域、第二区域、第三区域以及第四区域，

在所述第一区域和所述第二区域中分别设置有对所述卷扬机所具有的制动器进行控制的制动器控制电路部和对向所述电动机供给交流电的逆变器电路进行控制的逆变器控制电路部，

在所述第三区域中设置有接口电路部，所述接口电路部与内置有所述逆变器电路的半导体装置连接，并且在所述半导体装置与所述逆变器控制电路之间收发信号，

在所述第四区域中设置有向所述制动器控制电路部、所述逆变器控制电路部以及所述接口电路部供给控制电源的电源电路部。