CN1314302A - 电梯导引装置 - Google Patents

Abstract

用由稳定化装置(L1)和零功率控制装置(L2)构成的导引控制装置控制由装在移动体(16)上的磁石组件(30)和导轨(14,14’)构成的磁悬浮系统(C2),并以非接触方式导引移动体,同时,输出限制装置(C3)根据零功率控制装置的输出值限制其输出值,可扩大非接触地导引的外力的容许范围,改善乘坐感,避免相对外力的磁石组件大型化或使设计空隙长度变窄现象,降低电梯系统的成本,减少接触导轨的频率,提高可靠性。

Description

电梯导引装置

本发明涉及一种能动地导引电梯轿厢之类的移动体运动的电梯导引装置。

电梯由安装在电梯井道内的导轨、被钢丝绳悬吊的电梯轿厢以及使钢丝绳上作用张力以升降轿厢的升降装置构成。轿厢由于由钢丝绳悬吊，只要负载重量不平衡或乘客移动就会晃动，但通过相对导轨导引，可抑制这种晃动，并沿着导轨升降。对于轿厢的导引，以往使用由与导轨接触的车轮和悬挂装置构成的导引装置，但因导轨不直或接缝引起的振动或噪音经车轮传给乘客，成为电梯舒适性差的一个原因。为了解决上述问题，提出了在电梯上装载电磁铁、由电磁铁吸附铁制的导轨、以非接触状态导引轿厢的各种方案，例如，日本特开昭51-116548号公报，特开平06-336383号公报等。尤其在特愿平11-192224号公报中，公开的一种电梯导引装置为，导引控制由电磁铁和永久磁石构成的磁石组件，使前述电磁铁的励磁电流收束为零的同时，使作用在前述导轨上的前述磁石组件的吸力稳定，电磁铁的结构为，与导轨经空隙对置的电磁铁的磁极通过前述导轨对置设置，而永久磁石设置在前述空隙中并与前述电磁铁共有磁路。在该技术中，提供的电梯有舒适的乘坐感的同时，实现导轨安装等施工费降低。但是，这种情况下会产生下述问题。

即，在使磁石组件的电磁铁励磁电流收束为零的同时进行电梯轿厢的导引控制时，为了使作用在电梯轿厢上的外力和由该外力引起的扰动力矩以及各磁石组件的永久磁石吸力刚好平衡，要改变各磁石组件与导轨之间的空隙长度。也就是，一旦电梯轿厢上作用外力，为克服所施加的外力，要改变空隙长度。在此，无论何种原因，电梯轿厢上一旦作用上过大外力时，轿厢朝与外力作用方向相反方向移动，最终磁石组件与导轨接触。磁石组件一旦接触导轨，由于来自导轨的反作用力，进一步施加外力，导引控制装置要针对该外力进一步改变磁石组件的吸力，结果促使空隙长度进一步变化。这样，一旦磁石组件与导轨接触，因导引控制的作用，接触时变短的空隙长度更短，变宽的空隙长度更宽，最终电梯轿厢与导轨完全接触，不会再次恢复到非接触状态。

即使在这种情况下，例如，特公平06-24405号公报所公开那样，如在前述空隙长度处于规定范围内时导引控制装置具有使承担将电磁铁励磁电流收束为零的功能的零功率控制装置动作的功能，就能够回避外力引起的电梯轿厢吸附在导轨上的现象。即，将零功率控制装置的动作范围设定成磁石组件与导轨接触前的状态，如该公报的实施例，通过将零功率控制装置的输出转换成零方式设定，来自导引控制装置的电磁铁励磁电流收束为零的零功率功能就可停止。在零功率控制装置的动作停止时，由于控制磁石组件的吸力可相对外力回到设定的空隙长度上，所以为克服外力变化的空隙长度在外力施加方向上变化，电梯轿厢可再次恢复到非接触状态。但是，即使在这种场合下，作为电梯轿厢的导引控制装置的动作并不充分。在特公平06-24405号公报中指出，上述的磁悬浮控制适用于悬浮式输送装置。对于行走的输送车，为防止产生尘土，着眼于完全回避磁石组件与导轨接触，为了避免通过导轨台阶高差等时，由施加到输送车上的过分外力引起与导轨接触的现象，要使零功率控制装置停止，快速增加空隙长度。为此，在外力非过分时，例如，在额定装载重量超载等情况下，一旦因停止零功率控制，空隙长度增加时，就又恢复零功率控制装置的动作。这样，就会产生空隙长度减少再次停止零功率控制的反复现象。但是，即使在这种情况下，也可避免与输送车的导轨接触，以实现防尘目的。另外，对于电梯，优于防尘的因素应当为舒适的乘坐感。此时，在决定以空隙长度范围为基准的零功率控制装置的动作或停止时，一旦过大或正常外力施加到电梯轿厢上时，上述空隙长度连续变化，很显然有损舒适性。

为解决这些问题，如相对空隙长度的变动加大永久磁石吸力的变化，使在外力作用下稍改变空隙长度，就有较大吸力变化来保持与外力的平衡，有必要在加大磁石组件尺寸的同时在设计时预先使前述空隙长度设定得较小。但是，在如此解决方案中，磁石组件大型化的同时，需要求导轨的安装精度高，结果，存在成本高的问题。

在这样的以往的电梯导引装置中，由于零功率控制装置的动作或停止由磁石组件与导轨之间的空隙长度决定，所以施加某种程度大小的外力于电梯轿厢时，很显然，存在乘坐舒适性不佳的问题。而且，为了避免这样的问题，一旦加大磁石组件，则装置必然大型化，此外，设计空隙长度较小时，导轨的安装必须高精度，无论是电梯系统的复杂化还是大型化，都会归结成高成本。

本发明基于上述情况，其目的在于提供一种装置的舒适性提高外，简单和小型化，成本低、可靠性高的电梯导引装置。

为实现上述目的，本发明的电梯导引装置的构成如下。即，具有上下方向安装设置的导轨；可沿着导轨升降的移动体；有电磁铁和永久磁石的磁石组件，电磁铁装载在移动体上并设置成具有经空隙与导轨对向的磁极的同时，在这些磁极的至少2个磁极中，作用在导轨上的吸力相互反向，而永久磁石在空隙中以与电磁铁共有磁路方式配置，同时供给导引移动体所必须的磁势；检测出电磁铁在空隙和导轨所形成的磁路的空隙中状态的传感器部；根据该传感器部的输出控制电磁铁的励磁电流以使磁路稳定化的导引控制装置；根据传感器部的输出在电磁铁的励磁电流成零状态下使磁路稳定化的零功率控制装置；和给零功率控制装置的输出设定规定的饱和值，在零功率控制装置的输出超出由该饱和值规定的范围时，使该饱和值成为零功率控制装置的输出的输出限制装置。

采用的零功率控制装置可以具有积分器，对励磁电流规定值的偏差保持规定的增益并积分。

可采用的零功率控制装置具有根据传感器部的输出值观测施加到磁导引系统上外力的状态观测器，和由该状态观测器观测的外力的推定值乘以规定的增益的增益补偿器。

可采用的零功率控制装置具有使传感器部的输出成为输入的至少一次的延迟滤波器(れフィルタ)。

可采用的输出限制装置具有在零功率控制装置的输出值处于由规定的最大饱和值与最小饱和值限定的范围外时，在零功率控制装置的输出值比最大饱和值大时输出最大饱和值，在小时输出最小饱和值，而处于范围内时，将零功率控制装置的输出值按原样输出的功能。

可采用的输出限制装置具有从规定最大饱和值的定电压源的输出端顺方向配置零功率控制装置的输出端的稳压二极管。

可采用的输出限制装置具有从零功率控制装置的输出端对规定最小饱和值的定电压源的输出端顺向配置的稳压二极管。

可采用的输出限制装置具有从规定最大饱和值的定电压源的输出端到零功率控制装置的输出端顺向配置的第一稳压二极管，和从零功率控制装置的输出端到规定最小饱和值的定电压源的输出端顺向配置的第二稳压二极管。

可采用的输出限制装置具有将规定最大饱和值的定电压源作为正侧电源，而将规定最小饱和值的定电压源作为负侧电源的运算放大器。

本发明通过具有电磁铁的磁石组件，相对于上下方向安装设置的铁制导轨，以磁性非接触方式导引电梯轿厢。在此，磁石组件具有在导轨与电磁铁之间的空隙中共有磁路的永久磁石。电梯轿厢的导引是通过下述方式实现的，即无论何种原因轿厢晃动时，检测出这种晃动，使电磁铁励磁电流相对晃动变化，使磁石组件的吸力作用于导轨。轿厢晃动使得因导轨与磁石组件之间的空隙长度变化引起的磁路的磁阻变化，同时，电磁铁励磁电流使磁路的磁势变动。为此，在轿厢的导引控制中，检测出空隙长度或者励磁电流，用根据这些数值计算的电流或电压激励电磁铁。此时，零功率控制装置一旦动作，在正常状态下，电磁铁励磁电流收束为零，同时，各磁石组件的空隙长度变化，装载在电梯轿厢上的多个磁石组件的永久磁石产生的吸力相互平衡，以实现非接触导引。在该状态下，一旦在电梯轿厢上施加外力，轿厢就会晃动，但为了抑制这种晃动，可激励电磁铁。此外，在零功率控制装置的动作下，靠激励电磁铁产生的吸力，磁石组件与导轨之间的空隙长度变化，最终在平衡永久磁石的吸力与外力的空隙长度下，励磁电流收束为零，从而电梯轿厢的晃动停止。而且，在外力与永久磁石的吸力相平衡时，产生与外力对向的吸力的磁极的空隙长度变窄，相反，产生与外力同向吸力的磁极的空隙长度增加。对于该零功率控制的电梯导引装置已由日本特公平06-24405号公报详细描述，在此，对零功率控制装置的动作的详细说明加以省略。

零功率控制装置处于动作状态时，当被施加较大的外力，并且磁石组件一旦与导轨接触时，激励电磁铁以增加接触程度，因此电梯轿厢不会再次恢复到非接触状态。为此，在本发明中，设有将零功率控制装置的输出根据其自身的输出值加以限制的输出限制装置。在零功率控制装置动作过程中一旦被施加较大的外力，则应到达获得克服该外力的永久磁石吸力的空隙长度，从而零功率控制装置的输出增加。此时，一旦零功率控制装置的输出饱和，此刻，零功率控制装置的功能就停止。在零功率控制装置动作时，使在空隙长度设定成规定值的空隙长度设定值上，加上根据零功率控制装置的输出值的空隙长度偏差的数值，来进行导引控制装置的导引控制。但通过输出限制装置，零功率控制装置的输出一旦饱和，则转换成以该时刻的空隙长度为目标的导引控制。为此，零功率控制装置动作时，相对外力增加(减少)的空隙长度成为动作停止时相对外力减少(增加)的空隙长度。在由导引控制装置进行的导引控制中，一旦相应于外力的大小，空隙长度减少(增加)时，传感器检测出该磁路的变化，激励电磁铁，磁石组件的吸力随着空隙长度的减少(增加)而增加，不久，磁石组件的吸力平衡外力，空隙长度的变化收敛。因而，一旦解除外力，在导引控制装置的作用下，空隙长度返回到零功率控制装置动作停止时刻的数值，但此时，由于外力已经解除，对零功率控制装置的输入作用为减少该输出，如该输出值低于饱和值，零功率控制装置再次转换至动作状态。零功率控制装置一旦再次返回到动作状态，各磁石组件的空隙长度收敛成平衡各自永久磁石吸力的宽度，再次进行电梯轿厢的零功率控制。

这样，在本发明中，因为对零功率控制装置的输出根据其自身的输出值加以限制，即使因外力空隙长度变动，在限制值(饱和值)附近的零功率控制装置的输出值可连续平稳地变动，能够避免零功率控制装置的动作或停止引起的电梯轿厢的振动。为此，通常可获得舒适的乘坐感。另外，在过大外力作用下，零功率控制装置的动作停止，进而即使磁石组件与导轨接触，此时，在导引控制装置的作用下，为阻止接触，激励电磁铁，如该外力解除，电梯轿厢可再次恢复到非接触状态。因此，磁石组件不会吸附到导轨上，可提供一种可靠性高的电梯导引装置。此外，相对外力的施加，无需加大磁石组件、使空隙长度设计值变小的对策，可降低电梯系统的成本。

在下面的参照附图详述中，本发明的优点和特点将更加显而易见。

图1为示出本发明第1实施例的整体构成框图，

图2为示出第1实施例中整体构造的透视图，

图3为示出第1实施例中移动体与导轨关系的透视图，

图4为示出第1实施例中磁石组件构造的透视图，

图5为示出第1实施例中磁石组件的磁回路的俯视图，

图6为示出第1实施例中控制装置的回路构成框图，

图7为示出第1实施例中控制装置内的控制电压计算回路构成框图，

图8为示出第1实施例中控制电压计算回路内的输出限制装置构成回路图，

图9为示出第1实施例中控制装置内的其他控制电压计算回路的构成框图，

图10为示出本发明第2实施例的整体构成框图，

图11为示出第2实施例中控制装置内的控制电压计算回路的构成框图，

图12为示出本发明第3实施例的整体构成框图，

图13为示出第3实施例中控制装置内的控制电压计算回路的构成框图，

图14为示出本发明第4实施例中控制电压计算回路内的输出限制装置的构成回路图。

下面参照附图，特别是图1，描述本发明的一个实施例，其中附图中相同的序号表示相同或相应的部件。

图1中，示出了对电梯导引装置第1实施例中的导引控制装置C1和非接触方式导引电梯轿厢时的磁悬浮系统C2的主要部分控制框图。图中，A,b,C,D分别为该磁悬浮系统的系统矩阵、输入矩阵、输出矩阵和扰动矩阵，x为磁悬浮系统的状态矢量，u为外力，y为由传感器检测出的状态量。此外，s为拉普拉斯运算子。

正如图1所示，导引控制装置C1具有由点a～增益补偿器1～减法器2构成的稳定化控制装置L1，由点a～减法器3～积分补偿器4～减法器2构成的零功率控制装置L2，和将零功率控制装置L2的输出限定在规定范围内的输出限制装置L3。在此，用零功率控制装置L2，在减法器3中将电磁铁励磁电流值与零比较，并将其结果输入积分补偿器4。输出限制装置C3由饱和器5、从饱和器5的输出信号减去输入信号的减法器6、将减法器6的输出与减法器3的输出相乘的乘法器7、将接点S1与减法器3的输出连接而将接点S2与零信号连接的开关8、以及乘法器7的输出如不是负数则使开关8与接点S1连通而如为负数则与接点S2连通的驱动装置9构成，其中饱和器5为，相对于输出限制装置C3没有超出规定的最大值和最小值的输入值，对其输入保持原状态的方式输出，当输入值超过该最大值时，输出最大值，当低于最小值时，输出最小值。

为此，如由磁悬浮系统C2和导引控制装置C1构成的磁悬浮控制系统稳定，必须对积分补偿器4输入零，结果，可实现电磁铁励磁电流为零状态下的、磁悬浮引起的非接触导引控制。此时，如积分补偿器4的输出处于饱和器5的最大值与最小值之间，则饱和器5的输入与输出相同，减法器6零输出。为此，乘法器7与减法器3的输出值无关，成为零输出。乘法器7一旦零输出，驱动装置9就连接开关8的接点S1。这样，完成点a～减法器3～积分补偿器4～减法器2的零功率控制回路，零功率控制装置L2动作，实现零功率控制。此外，一旦电梯轿厢上施加外力，在稳定化装置L1、零功率控制装置L2动作下，电磁铁励磁电流就流过磁石组件，随着励磁电流向零收束，永久磁石吸力与外力谋求平衡，改变磁石组件与导轨之间的空隙长度。该空隙长度的变化由传感器检测出，在稳定化装置L1中，乘以规定的增益，并向减法器2输出。此时，在零功率控制下，零功率控制装置L2的输出消去稳定化装置L1的输出值，电磁铁的励磁电压或者励磁电流归零。从而，一旦在外力作用下空隙长度改变，随着稳定化装置L1的输出变化，零功率控制装置L2的输出也变化。如在外力作用下，处于磁石组件与导轨接触前的、稳定化装置L1的输出成为饱和器5的最大值(最小值)，而施加大小相同的反向外力时的稳定化控制装置L1的输出值成为最小值(最大值)，一旦施加比该外力过大的外力时，则如下所述，停止零功率控制装置的动作。即，随着稳定化装置L1的输出变化，零功率控制装置L2的输出变化，积分补偿器4的输出值一旦超过饱和器5的最大值(最小值)，在减法器6中，就输出负(正)的计算结果。此时，如减法器3的输出成为进一步增加(减少)积分补偿器4的输出值的正(负)值时，乘法器6则输出负值。由此，开关8连通接点S2，向积分补偿器4中输零，停止积分动作。如此，零功率控制装置L2使积分补偿器4的输出固定在饱和器5的饱和值上，其动作停止。此时，稳定化装置L1继续动作，电梯轿厢的导引控制转换成以饱和时的空隙长度为目标值的以往的空隙长度控制上。此时，相对所施加的外力，电磁铁励磁电流增减，不用说，该外力与磁石组件吸力相平衡。不久，一旦除去所施加的外力，在稳定化装置L1的作用下，空隙长度开始转换成零功率控制装置L2动作停止时的数值上。此间，为使磁石组件吸力与外力平衡所供给的电磁铁励磁电流的大小向零减少。在该过程中，空隙长度尽管变化在零功率控制装置L2的动作停止时的数值左右，但外力已解除，此时的空隙长度下，至此与外力平衡的永久磁石吸力过大。这样，为将磁石组件全体的吸力返回到施加外力前的数值上，在稳定化装置L1的作用下，平衡外力时由反向电流激励电磁铁，但该反向流动的励磁电流输入减法器3，结果，乘法器7的输出从此时的负值变为正值。如此，开关8连通接点S1，再次向积分补偿器4中导入减法器3的输出信号，但此时，减法器3的输出保持着与施加外力时相反符号的数值，积分补偿器4的输出大小减少。这样，饱和器5的输出为了从饱和值起成为与积分补偿器4的输出值相同，恢复零功率控制装置L2的动作。零功率控制装置L2的动作一旦恢复，减法器6的输出为零，积分补偿器4的输出值再次达到输出限制装置C3的限制值，零功率控制装置L2的动作就继续。

图2-图5示出与图1的导引控制装置有关的、电梯导引装置的第1实施例的结构。正如图2所示，该装置由以规定的安装方法安装设置到电梯井道12内表面上的强磁导轨14和14’，和沿着导轨14和14’通过例如图中未示出的钢丝绳15卷扬等驱动装置而上下移动的移动体16，安装在移动体16上，并相对导轨14和14’以非接触方式导引移动体的4个导引组件18a～18d构成。移动体16装有载人轿厢20和导引组件18a～18d，并具有框架部22，框架部22具有可保持导引组件18a～18d规定的位置关系的强度，在框架部22的四角，以规定方法装有对向于导轨14,14’的导引组件18a～18d。导引组件18的结构为，将x方向间隙传感器26(26b和26b’)、y方向间隙传感器28(28b和28b’)和磁石组件30以规定方法安装到非磁性材料例如铝、不锈钢或塑料制的台座24上。磁石组件30由中央铁芯32、永久磁石34和34’以及电磁铁36和36’构成，永久磁石34和34’彼此同极，通过中央铁心32呈面对面状态以整体装配成E字形。电磁铁36和36’构成为，将L字形的铁心38(38’)插入线圈40(40’)后，将平板状的铁心42装在铁心38(38’)的前端部。在中央铁心32和电磁铁36和36’的前端部装有分体的润滑部件43，用于防止不激励电磁铁36和36’时，因永久磁石34和34’的吸力磁石组件30固定地吸附到导轨14(14’)上的现象，以及即使在吸附状态，也不会影响移动体16升降。作为分体润滑部件，可以是如特夫隆(テフロン商品名)或含有石墨或二硫化钼等的材料。下面为简化起见，导引组件18a～18d的拉丁字母给予表示主要部分的序号来说明。

通过磁石组件30b分别激励线圈40b和40b’，可在y方向和x方向分别控制作用在导轨14’上的吸力。对于这种控制方式，已由日本特愿平11-192224号公报详细公开，在此对其说明加以省略。

导引组件18a～18d的各吸力由控制装置44控制，以非接触导轨14和14’的方式导引轿厢20和框架部22。

控制装置44如图1所示为分开式，但也可如图6所示为整体式结构。在以下的框图中，箭头线表示信号路径，而棍线表示线圈40周边的电力线路径。该控制装置44由安装在轿厢20上、检测出由磁石组件30a～30d形成的磁路中的磁势或磁阻或者移动体16的运动变化的传感器部61，根据来自该传感器部61的信号计算出应非接触方式导引移动体16而需在各线圈40a,40a’～40d,40d’上施加电压的计算回路62，根据计算回路62的输出对各线圈40供电的功率放大器63a,63a’～63d,63d’构成，在此，在x轴、y轴上，独立控制4个磁石组件30a～30d的吸力。

电源46向功率放大器63a,63a’～63d,63d’供电时，也对供给计算回路62和间隙传感器26a,26a’～26d,26d’,28a,28a’～28d,28d’定电压的定电压发生装置48供电。该电源46具有为了对功率放大器供电，由照明或门开关用的图中未示出的电源线，将电梯井道12外供给的交流电转换成适于向功率放大器供电的直流电的功能。

即使在向功率放大器63供给较大电流等情况下，电源46的电压变动，定电压发生装置48也能以通常的定电压向间隙传感器26a,26a’～26d，26d’,28a,28a’～28d,28d’供电。为此，计算回路62和间隙传感器26a,26a’～26d,26d’,28a,28a’～28d,28d’通常正常动作。

传感器部61由前述的间隙传感器26a,26a’～26d,26d’,28a,28a’～28d,28d’和检测出各线圈40的电流值的电流检测器66a,66a’～66d,66d’构成。

计算回路62通过图2所示的运动坐标系进行移动体16的磁导引控制。即，为表示沿着移动体16的重心的y坐标前后运动的y模式(前后运动模式)，表示沿着x坐标左右运动的x模式(左右运动模式)，表示围绕着移动体16的重心转动的q模式(转动模式)，表示围绕着移动体16重心前后摇摆的ξ模式(前后摇摆模式)，和表示围绕着移动体16的重心左右摇摆的ψ模式(左右摇摆模式)。除了这些模式外，即使对于另外3个模式即ζ模式(全吸引模式)、d模式(扭转模式)和g模式(歪斜模式)也可进行导引控制，其中，ζ模式与磁石组件30a～30d给予导轨14a,14b的全吸力有关，d模式与磁石组件30a～30d给予框架部22的围绕y轴的扭转力矩有关，而g模式与磁石组件30a,30d给予框架部22转矩、磁石组件30b,30c给予框架部22转矩使框架部22左右对称歪斜的歪斜力有关。以上，相对8个模式，通过使磁石组件30a～30d的线圈电流归零，不管载荷的重量，仅仅靠永久磁石34的吸力，就可实施稳定地支承移动体的所谓的零功率控制，实现导引控制。

计算回路62为了实现零功率控制，具有下述构成。即，具有由来自x方向间隙传感器26a,26a’～26d,26d’的间隙长度信号gxa,gxa’～gxd,gxd’减去各自的间隙长度设定值xa0,xa0’～xd0,xd0’，而算出x方向间隙长度偏差信号(gxa,(gxa’～(gxd,(gxd’的减法器70a～70h；由磁石组件30a～30d的y方向间隙长度设定值ya0,ya0’～yd0,yd0’减去来自y方向的间隙传感器28a,28a’～28d,28d’的间隙长度信号gya,gya’～gyd,gyd’，以算出y方向间隙长度偏差信号(gya,(gya’～(gyd,(gyd’的减法器72a～72h；由来自电流检测器66a,66a’～66d,66d’的励磁电流检测信号ia,ia’～id,id’减去各自的电流设定值ia0,ia0’～id0,id0’，而算出电流偏差信号(ia,(ia’～(id,(id’的减法器74a～74h；将x方向间隙长度偏差信号(gxa,(gxa’～(gxd,(gxd’和y方向间隙长度偏差信号(gya,(gya’～(gyd,(gyd’平均到每个磁石组件上，以输出x方向间隙长度偏差信号(xa～(xd和y方向间隙长度偏差信号(ya～(yd的2个平均计算回路76；根据间隙长度偏差信号(ya～(yd计算移动体16重心的y方向移动量(y、根据间隙长度偏差信号(xa～(xd计算移动体16的重心的x方向的移动量(x、计算同重心的(方向(转动方向)的回转角((、计算移动体16的x方向(前后摇摆方向)的回转角(x、计算移动体16的ψ方向(左右摇摆方向)的回转角(y的、悬浮间隙长度偏差坐标转换回路81；由电流偏差信号(ia,(ia’～(id,(id’计算与移动体16的重心的y方向的运动有关的电流偏差(iy、计算与x方向的运动有关的电流偏差(ix、与围绕着同一重心的转动有关的电流偏差i(、与移动体16的前后摇摆有关的电流偏差(ix、与围绕着同一重心的左右摇摆有关的电流偏差(iψ、与将应力施加到移动体16上的(，(，(有关的电流偏差(i(,(i(,(i(的、励磁电流偏差坐标转换回路83；由悬浮间隙长度偏差坐标转换回路81和电流偏差坐标转换回路83的输出(y,(x,((,(x,(y,(iy,(ix,(i(,(ix,(iy,(i(,(i(,(i(，计算在y,x,(,x,y,(,(,(的各模式中，稳定地磁悬浮移动体16的各模式的电磁铁控制电压ey,ex,e(,ex,ey,e(,e(,e(的控制电压计算回路84；和由控制电压计算回路84的输出ey,ex,e(,ex,ey,e(,e(,e(，计算磁石组件30a～30d的各自电磁铁励磁电压ea,ea’～ed,ed’的控制电压坐标逆转换回路85。于是，控制电压坐标逆转换回路85的计算结果也就是上述的ea,ea’～ed,ed’给予功率放大器63a,63a’～63d,63d’。此外，由后述说明，将悬浮间隙长度偏差坐标转换回路81、励磁电流偏差坐标转换回路83、控制电压计算回路84和控制电压坐标逆转换回路85作为悬浮控制计算部65。

控制电压计算回路84由根据(y,(iy计算y模式的电磁铁控制电压ey的前后运动模式控制电压计算回路86a；根据(x,(ix计算x模式的电磁铁控制电压ex的左右运动模式控制电压计算回路86b；根据((,(i(计算(模式的电磁铁控制电压e(的转动模式控制电压计算回路86c；根据(x,(ix计算ξ模式的电磁铁控制电压ex的前后摇摆模式控制电压计算回路86d；根据(y,(iy计算y模式的电磁铁控制电压ey的左右摇摆模式控制电压计算回路86e；根据(i(计算(模式的电磁铁控制电压e(的全吸引模式控制电压计算回路88a；根据(i(计算(模式的电磁铁控制电压e(的扭转模式控制电压计算回路88b；根据(i(计算(模式的电磁铁控制电压e(的歪斜模式控制电压计算回路88c构成。

这些各模式的控制电压计算回路具有图1的导引控制装置C1的构成。即，上下运动模式控制电压计算回路86a如图7构成。即，由根据(y计算(y的时间变化率((y的微分器90；将(y,((y,(iy乘以适当的反馈增益的增益补偿器91；电流偏差目标值发生器92；由电流偏差目标值发生器92的目标值减去(iy的减法器93；对减法器93的输出值积分并乘以适当的反馈增益的积分补偿器94；计算增益补偿器91的输出值总和的加法器95；由积分补偿器94的输出值减去加法器95的输出值以输出y模式的电磁铁励磁电压ey的减法器96；介于减法器96与积分补偿器94之间，将积分补偿器94的输出限定在规定范围内的输出限制装置C3构成。在此，积分补偿器94和输出限制装置C3例如如图8所示，可由运算放大器97、电阻98、电容器99、稳压二极管100,101、饱和最大值发生器102和饱和最小值发生器103构成。在本实施例中，稳压二极管100,101的稳压电压分别为Vzl，Vz2，饱和最大值发生器102、饱和最小值发生器103的输出电压分别为Vmax,Vmin，如果Vmax+Vz1＜Vmin并且Vmax+Vz1＞Vmin-Vz2以及Vmax＜Vmin-Vz2的条件成立，则积分补偿器94的输出电压Vout限制在Vmax+Vz1＞Vout＞Vmin-Vz2的范围。也就是，如Vmax=-3V,Vmin=3V,Vz1=5V,Vz2=5V，则积分补偿器94的输出电压Vout限制成2V＞Vout＞-2V。此外，图1中，在积分补偿器4的输入侧设有构成输出限制装置C3的开关8，但在图8所示的实施例中不设置开关8。原因在于，其具有在开关8停止积分补偿器4动作的同时积分补偿器4可保持其输出值的功能。即，图8的输出限制装置中，积分补偿器94(运算放大器97)的输出处于饱和值时，存储在电容器99中的电荷通过稳压二极管100或101的导通侧流出。为此，积分补偿器94的输出电压通常保持在饱和值。也就是，图1以控制框图的形式示出在零功率控制装置L2中使用积分补偿器4时，输出限制装置C3的功能，所以，图1与图8是有区别的，但不用说，作为输出限制装置C3，是完全相同的。

转动模式控制电压计算回路86b和前后摇摆模式控制电压计算回路86c也与上下运动模式控制电压计算回路86a的构成相同，相对应的输入输出信号用信号名加以表示，在此省略对其说明。

此外，(，(和(的3个的各模式控制电压计算回路88a～88c应当构成相同，此外，由于具有与上下运动模式控制电压计算回路86a相同的构成要素，对于相同部分给予相同序号，但为了区别，添加’，如图9所示。

下面，对上述构成的本实施例的电梯导引装置的动作加以说明。

装置处于停止状态时，磁石组件30a,30d的中央铁心32的前端通过固体润滑部件43吸附在导轨14的相对面上，同样电磁铁36a’,36d’的前端通过固体润滑部件43吸附在导轨14的相对面上。此时，在润滑部件43作用下，不会妨碍移动体16的升降。在该状态下，一旦启动装置，控制装置44在悬浮控制计算部65的作用下，将与永久磁石34产生的磁通同向或反向的磁通发给各电磁铁36a,36a’～36d,36d’，同时，为要在磁石组件30a～30d与导轨14,14’之间维持规定的空隙长度，控制流过各线圈40的电流。由此，如图5所示，形成由永久磁石34～铁心38,42～空隙Gb～导轨14(14’)～空隙Gb”～中央铁心32～永久磁石34这样的路径构成的磁路Mcb和由永久磁石34’～铁心38,42～空隙Gb’～导轨14(14’)～空隙Gb”～中央铁心32～永久磁石34这样的路径构成的磁路Mcb’。在空隙Gb,Gb’,Gb”中的间隙长度成为，由永久磁石34的磁势引起的各磁石组件30a～30d的磁吸力刚好与作用于移动体16重心上的y轴方向前后力、同样的x方向的左右力、通过移动体16重心的围绕x轴的扭矩、同样的围绕y轴的扭矩以及同样的围绕z轴的扭矩相平衡的长度。控制装置44为维持这种平衡，一旦移动体16上作用着外力，就进行电磁铁36a,36a’～36d,36d’的励磁电流控制。由此，成为所谓的零功率控制装置。

此时，在零功率控制下被非接触方式导引的移动体16通过作为移动力给予装置的图中未示出的卷扬机，开始沿着导轨升降，即使因导轨歪斜等发生移动体晃动，磁石组件因具有在空隙中与电磁铁有共同磁路的永久磁石，在电磁铁线圈的励磁作用下，快速地控制磁石组件吸力，可抑制晃动。此外，通过采用剩余磁通密度和保持力较大的永久磁石，即使加大空隙长度，由于不会恶化非接触导引控制的控制性能，即使因移动体16中如乘客等移动产生晃动，也可进行行程较大的低刚性的导引控制，不会有损乘坐感。另外，通过导轨使磁石组件以磁极对置方式配置，由于对置磁极作用在导轨上的吸力的一部分或全部被相抵，在导轨上不会作用着较大的吸力。为此，磁石组件的较大吸力没有向一方向作用，也不会使导轨的装配位置不准例如接缝98中的台阶高差或导轨的准直性变劣现象。结果，可降低导轨的安装强度，因而可降低电梯系统的成本。

此外，因人员或载荷偏置移动或者地震等引起钢丝绳晃动等原因下，移动体16上被施加过大外力时，磁石组件30a～30d与导轨14和14’之间的空隙长度就变动。这种变动是在产生与外力对向的吸力的磁极作用下，与外力施加方向反向，最终磁石组件30a～30d与导轨14，14’之间几乎产生接触。这样，由于零功率控制装置L2的输出超过规定值，在其动作停止的同时保持着其输出值，所以，导引控制从零功率控制顺畅地转换成空隙长度控制。为此，外力施加初期，对着外力方向变动的空隙长度如今一到零功率控制功能停止就在外力方向变动。如外力过大，空隙长度的变动方向即使反转，最终磁石组件也会与导轨接触，但在不具有本发明的输出限制装置时，因零功率控制的动作不停止，在较小外力作用下，就会与导轨接触。为此，在本发明中，输出限制装置在维持舒适的乘坐感的状态下，装置的可靠性得以提高。

本装置结束运转，使装置停止时，在y模式和x模式下的电流偏差目标值发生器92中，目标值由零慢慢成为负值时，移动体16慢慢地朝y轴、x轴移动，最终磁石组件30a,30d的中央铁心32的前端通过固体润滑部件43吸附在导轨14的相对面上，而电磁铁36a’,36d’的前端通过固体润滑部件43吸附在导轨14的相对面上。在该状态下，一旦停下装置，电流偏差目标值归零的同时，移动体吸附到导轨上。

此外，在上述第1实施例中，导引组件采用E字形的磁石组件，但对磁石组件的构成并无任何限制，可有各种变更。例如，磁石组件的构成可以为，由永久磁石和电磁铁构成的U字形的一对磁铁彼此同极对置，同时磁极的一部分对向于导轨配置。此外，所使用的导轨的纵剖面形状为I字形，但对于导轨的形状无任何限制，例如圆形或椭圆形、箱型均可。

下面，根据图10和图11说明本发明的第2实施例。在第1实施例中，对于零功率控制装置L2，使用了对线圈励磁电流值积分的积分补偿器4，94，但对于零功率控制装置的构成并无任何限定，可以采用如图10和图11所示的一次延迟滤波器104的构成。此外，为了简化说明，与第1实施例相同的部分用相同的序号加以说明。

零功率控制装置L2由点a～减法器3～一次延迟滤波器104～减法器2这样的零功率反馈回路构成。如一次延迟滤波器104的时间常数为Tf，与各控制模式中的各位移、速度、励磁电流有关的增益补偿器91的数值为F1,F2,F3，则该一次延迟滤波器104的增益p例如为p=[-F100]时，可实现零功率控制。对于该零功率控制装置，如与位移有关的增益补偿器的反馈增益F1为已知情况下，由于可进行零功率控制，因此具有可省略励磁电流检测的优点。

下面根据图12和图13说明本发明的第3实施例。在上述的第1、第2实施例中，零功率控制装置L2具有积分补偿器或一次延迟滤波器，但可以为使用图12和图13所示的状态观测器204的构成。状态观测器204根据各模式的位移和励磁电流值，推定各模式的速度和施加到移动体16上的外力，将F4乘以外力推定值作为反馈增益，通过减法器3至减法器2而构成零功率控制装置L2。在上述的第1、第2实施例中，是用微分器90微分位移以获得速度的，但由于在此时的零功率控制装置中，由状态观测器204获得外力推定值和速度推定值，所以具有可获得S/N比良好的速度信号的特征。此外，在图12，图13中，记号^表示推定值。

下面，根据图14说明本发明的第4实施例。在上述的第1实施例中，输出限制装置C3为采用稳压二极管100,101的构成，但对于输出限制装置的构成并无任何限定，正如图14所示，可以是饱和最大值发生器102与运算放大器97的正侧电极+Vs连接，而饱和最小值发生器103与负侧电极-Vs连接的构成。在本实施例中，示出了零功率控制装置L2的作为上述第2实施例的一次延迟滤波器104负担输出限制装置C3的场合。在此，一次延迟滤波器104由运算放大器97、电阻198和电容器199构成。对于本实施例具有构成非常简单的优点。正如上述，这样的输出限制装置C3如具有限制零功率控制装置L2的输出的功能，可为任何构成。

另外，在上述实施例中，对间隙长度的测定用2个间隙传感器的平均检测出，而对电磁铁励磁电流用电流检测器检测出，从而检测出磁石组件与导轨所形成的磁路的空隙部状态，但间隙长度的测定方法或间隙传感器的使用以及电流检测器的使用并无任何限定，可以采用能检测出磁石组件与导轨所形成的磁路的空隙部状态的任何方法。

此外，在上述实施例中，对进行零功率控制的计算回路以模拟控制的方式进行了说明，但对于模拟、数字控制方式并无任何限制，计算回路也适用数字控制。

另外，在上述实施例中，功率放大器为电压形，但对功率放大器的方式并无任何限定，可以采用电流形或PWM形。

除此，在不脱离本发明要点的范围内可做出各种变更。

正如上述，采用本发明的电梯导引装置，具有将零功率控制装置的输出根据其自身的输出值加以限制的输出限制装置，即使因外力而空隙长度变动，零功率控制装置的输出值的变动可连续平稳地进行，可避免因零功率控制装置的动作或停止引起的电梯轿厢的振动，可获得正常的舒适的乘坐感。另外，即使在过大外力作用下，零功率控制装置的动作停止，进而磁石组件与导轨接触，但如该外力解除，电梯轿厢可再次恢复到非接触状态，由于磁石组件不会吸附到导轨上，没有必要相对所施加的外力使磁石组件大型化和使空隙长度设计值变小的对策，可降低电梯系统的成本。

此外，由于外力施加初期，对着外力方向变动的空隙长度因输出限制装置如今一到零功率控制装置功能停止就在外力方向变动，所以磁石组件直到与导轨接触的空隙长度的变动幅度可宽至最大的2倍，可提供一种维持舒适的乘坐感，并且可靠性高的装置。

很显然，在上述教导下本发明可做出各种变化和变更。应当理解到，只要不超出所附上的权利要求书的范围，本发明并不限于上述特定的说明。

Claims (9)

1．一种电梯导引装置，其特征是具有上下方向安装设置的导轨；

可沿着所述导轨升降的移动体；

有电磁铁和永久磁石的磁石组件，电磁铁装载在所述移动体上并设置成具有经空隙与导轨对向的磁极，同时，在这些磁极的至少2个磁极中，作用在所述导轨上的吸力相互反向，而永久磁石在所述空隙中以与所述电磁铁共有磁路方式配置，同时供给导引所述移动体所必须的磁势；

检测出所述电磁铁在所述空隙和所述导轨所形成的磁路的所述空隙中状态的传感器部；

根据该传感器部的输出控制所述电磁铁的励磁电流以使所述磁路稳定化的导引控制装置；

根据所述传感器部的输出在所述电磁铁的励磁电流成零状态下使所述磁路稳定化的零功率控制装置；和

给所述零功率控制装置的输出设定规定的饱和值，在所述零功率控制装置的输出超出由该饱和值规定的范围时，使该饱和值成为所述零功率控制装置的输出的输出限制装置。

2、按照权利要求1所述的电梯导引装置，其特征在于，所述零功率控制装置具有积分器，对所述励磁电流的规定值的偏差保持规定的增益并积分。

3、按照权利要求1所述的电梯导引装置，其特征在于，所述零功率控制装置具有根据所述传感器部的输出值观测施加到磁导引系统上外力的状态观测器，和由该状态观测器观测的所述外力的推定值乘以规定的增益的增益补偿器。

4、按照权利要求1所述的电梯导引装置，其特征在于，所述零功率控制装置具有使所述传感器部的输出成为输入的至少一次延迟滤波器。

5、按照权利要求1所述的电梯导引装置，其特征在于，所述输出限制装置具有在所述零功率控制装置的输出值处于由规定的最大饱和值与最小饱和值限定的范围外时，在所述零功率控制装置的输出值比最大饱和值大时输出最大饱和值，在小时输出最小饱和值，而处于范围内时，将所述零功率控制装置的输出值按原样输出的功能。

6、按照权利要求1所述的电梯导引装置，其特征在于，所述输出限制装置具有从规定所述最大饱和值的定电压源的输出端顺方向配置所述零功率控制装置的输出端的稳压二极管。

7、按照权利要求1所述的电梯导引装置，其特征在于，所述输出限制装置具有从所述零功率控制装置的输出端对规定所述最小饱和值的额定电压源的输出端顺向配置的稳压二极管。

8、按照权利要求5所述的电梯导引装置，其特征在于，所述输出限制装置具有从规定所述最大饱和值的定电压源的输出端到所述零功率控制装置的输出端顺向配置的第一稳压二极管，和从所述零功率控制装置的输出端到规定所述最小饱和值的定电压源的输出端顺向配置的第二稳压二极管。

9、按照权利要求5所述的电梯导引装置，其特征在于，所述输出限制装置具有将规定所述最大饱和值的定电压源作为正侧电源，而将规定最小饱和值的定电压源作为负侧电源的运算放大器。

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