FI114694B - Method and apparatus for determining the rotor position of an elevator motor - Google Patents

Method and apparatus for determining the rotor position of an elevator motor Download PDF

Info

Publication number
FI114694B
FI114694B FI20031559A FI20031559A FI114694B FI 114694 B FI114694 B FI 114694B FI 20031559 A FI20031559 A FI 20031559A FI 20031559 A FI20031559 A FI 20031559A FI 114694 B FI114694 B FI 114694B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
rotor
motor
angle
measured
determining
Prior art date
Application number
FI20031559A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20031559A0 (en
Inventor
Pekka Jahkonen
Original Assignee
Kone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kone Corp filed Critical Kone Corp
Priority to FI20031559A priority Critical patent/FI114694B/en
Publication of FI20031559A0 publication Critical patent/FI20031559A0/en
Priority to PCT/FI2004/000601 priority patent/WO2005041399A1/en
Priority to DE602004007025T priority patent/DE602004007025T2/en
Priority to EP04767115A priority patent/EP1676360B1/en
Priority to ES04767115T priority patent/ES2285508T3/en
Application granted granted Critical
Publication of FI114694B publication Critical patent/FI114694B/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66BELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00Control systems of elevators in general
    • B66B1/34Details, e.g. call counting devices, data transmission from car to control system, devices giving information to the control system
    • B66B1/3492Position or motion detectors or driving means for the detector
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66BELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B11/00Main component parts of lifts in, or associated with, buildings or other structures
    • B66B11/04Driving gear ; Details thereof, e.g. seals
    • B66B11/043Driving gear ; Details thereof, e.g. seals actuated by rotating motor; Details, e.g. ventilation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Cage And Drive Apparatuses For Elevators (AREA)
  • Elevator Control (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

A method and an apparatus for determining the position of the rotor of a synchronous motor (1) used as an elevator motor, in which method an alternating current of a certain frequency is fed into the stator of the motor and the vibration of the machine is measured as a function of the rotor angle, and the position of the rotor (11) is determined by utilizing the said vibration.

Description

114694114694

MENETELMÄ JA LAITTEISTO HISSIMOOTTORIN ROOTTORIN ASEMAN MÄÄRITTÄMISEKSIMETHOD AND EQUIPMENT FOR DETERMINING THE ROTOR POSITION OF A LIFT MOTOR

Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen 5 menetelmä ja patenttivaatimuksen 5 johdanto-osan mukainen laitteisto hissimoottorin roottorin aseman määrittämiseksi.The present invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to an apparatus according to the preamble of claim 5 for determining the rotor position of an elevator motor.

Tahtimoottorin momentti on verrannollinen roottorin magneettikentän ja staattorin magneettikentän väliseen kulmaeroon eli roottorikulmaan. Momentti ίο on maksimissaan, kun roottorikulma on 90° ja pienenee sinifunktion mukaisesti roottorikulman muuttuessa. Hissikäyttöön tarkoitettujen tahtimoottoreiden vääntömomenttikäyrä on lähes sinimuotoinen funktio roottorikulmasta. Hissimoottorin ohjausjärjestelmän tehtävänä on pitää vääntömomentti maksimipisteessä.The torque of the synchronous motor is proportional to the angle difference, i.e. the rotor angle, between the magnetic field of the rotor and the magnetic field of the stator. The torque ίο is maximum when the rotor angle is 90 ° and decreases with the sinusoidal function as the rotor angle changes. The torque curve for elevator drive synchronous motors is a nearly sinusoidal function of the rotor angle. The purpose of the elevator motor control system is to keep the torque at its maximum point.

1515

Nykyään käytetyt roottorin paikanmääritykseen tarkoitetut menetelmät eivät sovi esimerkiksi konehuoneettomiin hisseihin tarkoitettuihin, hissikuiluun sijoitettuihin litteisiin pintamagneettimoottoreihin, joissa moottorin induktanssit Lq ja Ld ovat yhtä suuret. Tunnetut pintamagneettimoottoreille tarkoitetut menetelmät 20 perustuvat vääntömomentin ja kulman väliseen tarkasteluun. Hissikäytössä ne aikaansaavat ongelmia liittyen turvallisuuteen ja mukavuuteen.The rotor positioning methods used today are not suitable for flat surface magnet motors, for example, for machine-roomless elevators, placed in a shaft, where the motor inductances Lq and Ld are equal. Known methods for surface magnet motors 20 are based on torque to angle. In elevator operation, they create safety and comfort problems.

: . . Eräs hissin tahtimoottorin roottorin aseman määritykseen tarkoitettu menetelmä J ’ ’ · ‘ on esitetty julkaisussa WO-A2-02/065139, jonka avulla voidaan laskea roottorin ! 25 absoluuttinen kulma-asema roottorin ollessa pysähtyneenä seuraamalla staattoriraudan kyllästymistä. Menetelmässä syötetään staattoriin vaihtovirtaa, :jolla on tietty taajuus ja vaihekulma, otetaan syötetystä virrasta ja saatavasta jännitteestä näytteitä tietyin väliajoin, ja lasketaan staattorin induktanssi ko. jännitteistä ja virroista. Sen jälkeen vaihekulmaa lisätään tietty määrä kertoja 30 360 asteen kierron yli ja toistetaan syöttö, näytteenotto ja laskenta, jolloin : ’ saadaan tietty määrä laskettuja staattorin induktansseja. Sitten määritetään d- ,·|·, akselin asema suhteessa staattoriin laskettujen staattorin induktanssiarvojen :., minimistä. Ko. menetelmä on suhteellisen monimutkainen. 1 35 Tämän keksinnön tarkoituksena on päästä eroon tunnetun tekniikan epäkohdista ja saada aikaan uudenlainen järjestely, jolla voidaan määrittää 2 114694 hissimoottorin roottorin asema liikuttamatta roottoria ja käyttämällä suhteellisen pientä magnetointia.:. . One method of determining the rotor position of the elevator synchronous motor rotor J '' · 'is disclosed in WO-A2-02 / 065139, which allows the rotor to be lowered! 25 absolute angular position with rotor stopped by monitoring stator iron saturation. In the method, an alternating current is supplied to the stator, having a given frequency and phase angle, samples of the applied current and the resulting voltage at certain intervals, and calculating the inductance of the stator in question. voltages and currents. Thereafter, the phase angle is incremented a number of times over a 30 360 degree rotation, and the feed, sampling, and counting are repeated to: 'obtain a certain number of calculated stator inductances. The position of the d-, · | · axis relative to the stator is then determined from the minimum of the stator inductance values:. Ko. the method is relatively complex. It is an object of the present invention to overcome the drawbacks of the prior art and to provide a novel arrangement for determining the position of the rotor of a 2 114694 elevator motor without moving the rotor and using relatively low magnetization.

Keksinnön mukainen järjestelmä perustuu pääasiassa siihen aksiaalimoottorin 5 ominaisuuteen, että se pyrkii toimimaan kaiuttimena, kun roottori ja staattori liikkuvat akselilla. Keksinnössä roottorin kulma-asema tunnistetaan jarrua avaamatta syöttämällä moottoriin noin 50...200 Hz taajuinen virta ja mittaamalla koneiston värähtelyä roottorikulman funktiona.The system according to the invention is mainly based on the feature of the axial motor 5 that it tends to act as a loudspeaker when the rotor and the stator move along the shaft. In the invention, the angular position of the rotor is detected without opening the brake by applying a current of about 50 ... 200 Hz to the motor and measuring the vibration of the machine as a function of the rotor angle.

ίο Yksityiskohtaisesti keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteistolle tunnusomaiset piirteet on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.In detail, the features of the method and apparatus of the invention are set forth in the appended claims.

Keksintö lisää erityisesti hisseissä käytettävien kestomagneettitahtimoottorikäyttöjen, joissa ei ole kulmatakaisinkytkentää, 15 sovellutusalueita. Lisäksi keksinnön mukainen järjestely on edullinen tapa roottorikulman etsimiseen. Lisäksi keksintö on turvallinen, koska jarruja ei tarvitse avata ja oikea kulma löytyy varmemmin kuin tunnetuilla menetelmillä. Lisäksi keksinnön mukainen menetelmä on suhteellisen helposti automatisoitavissa, koska hissi ei liiku, jolloin valvontoja ja suojauksia tarvitaan 20 vähemmän.The invention particularly extends the applications of permanent magnet synchronous motor drives for use in elevators without angular feedback. Furthermore, the arrangement according to the invention is an advantageous way of finding the rotor angle. In addition, the invention is safe because the brakes do not have to be opened and the correct angle is found more reliably than by known methods. In addition, the method of the invention is relatively easy to automate because the elevator does not move, requiring less control and protection.

Seuraavassa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla : . ·, viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa ; 25 Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista yksinkertaistettua kaaviollista kuvaaThe invention will now be described in more detail by way of example:. ·, With reference to the accompanying drawing, in which; Figure 1 is a simplified schematic view of the invention

• » I i I• »i i I

laitteistosta hissimoottorin roottorikulman määrittämiseksi.apparatus for determining the rotor angle of the elevator motor.

• *• *

Kuvion 1 mukaisessa laitteistossa on hissimoottoriin 1, joka voi olla hissikuiluun sijoitettava litteä aksiaalitahtimoottori, jossa on kestomagneettiroottori 11 ja 30 staattori 12, jota käytetään taajuusmuuttajalla 2. Taajuusmuuttajaa ohjataan : ' ohjausyksiköllä 3.The apparatus according to Fig. 1 comprises a flat axial synchronous motor having a permanent magnet rotor 11 and a stator 12 driven by a frequency converter 2, which can be located in the elevator shaft and which is driven by a frequency converter 2. The frequency converter is controlled by: a control unit 3.

Keksinnössä roottorin kulma-asema tunnistetaan jarrua avaamatta syöttämällä moottoriin noin 50...200 Hz taajuinen virta ja mittaamalla koneiston värähtelyä 35 roottorikulman funktiona.In the invention, the angular position of the rotor is detected without opening the brake by applying a current of about 50 ... 200 Hz to the motor and measuring the vibration of the machine as a function of the rotor angle 35.

3 1146943, 114694

Liike akselilla on maksimissaan, kun staattorivirta on d-akselin suuntainen, mikä tarkoittaa, että staattorilla ja roottorilla on maksimi veto- ja työntövoimat (nuolet), mutta ei vääntömomenttia. Jos virta on q-akselin suuntainen, on vääntömomentti maksimissaan, mutta veto- ja työntövoimat minimissään.The movement on the shaft is maximum when the stator current is parallel to the d-axis, which means that the stator and rotor have maximum pull and thrust (arrows) but no torque. If the current is parallel to the q axis, the torque will be at its maximum but the thrust and thrust will be at its minimum.

5 Käytettäessä vaihtovirtaa, jonka taajuus on 50...200 Hz, moottorin ääni vaihtelee hyvin paljon riippuen roottorin asemasta. Jos taajuus on lähellä resonanssitaajuutta, äänen amplitudin vaihtelu voi olla kymmeniä dB.5 When using AC 50 ... 200 Hz, the motor noise varies greatly depending on the position of the rotor. If the frequency is close to the resonant frequency, the variation of the sound amplitude can be tens of dB.

ίο Käyttämällä akustista takaisinkytkentää tai kiihtyvyystakaisinkytkentää on mahdollista säätää esimerkiksi resolverin kulmaa. Lisäämällä hyvin yksinkertainen mikrofoni (kaiutin) 4 tai kiihtyvyysanturi, joka kiinnitetään moottorin runkoon, säädöt voidaan automatisoida etsimällä minimisignaali. Magnetointivirta voi olla pieni, jopa vain muutamia satoja mA, ja moottorin jarru 15 voidaan pitää suljettuna.ίο By using acoustic feedback or acceleration feedback, it is possible, for example, to adjust the angle of the resolver. By adding a very simple microphone (speaker) 4 or an accelerometer mounted on the motor body, the adjustments can be automated by looking for the minimum signal. The magnetizing current can be low, even just a few hundred mA, and the motor brake 15 can be kept closed.

Keksinnön avulla voidaan löytää maksimi vääntömomenttikulma, mutta sen suuntaa ei voida ilmaista yksiselitteisesti. Sitä varten on mahdollista avata jarru ja tarkistaa vääntömomentin suunta liikkeellelähdön yhteydessä.The invention allows the maximum torque angle to be found, but its direction cannot be unambiguously indicated. To do this, it is possible to release the brake and check the direction of torque when starting.

2020

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmuodot eivät rajoitu yksinomaan edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella ; t jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. Virtasignaalin sijasta voidaan käyttää jännitesignaalia, ja virran suunta arvioidaan moottorin ; 25 parametrien (resistanssi, induktanssi) avulla.It will be apparent to one skilled in the art that various embodiments of the invention are not limited to the above example, but may vary; t within the scope of the following claims. Instead of a current signal, a voltage signal can be used, and the direction of the current is estimated by the motor; 25 parameters (resistance, inductance).

» »»»

Claims (6)

1. Förfarande för bestämning av läget hos rotorn (11) tili en som hissmotor fungerande synkronmotor (1), i vilket 5 förfarande en växelström eller -spänning av viss frekvens mätäs till motorns stator och den av den inmatade växelströmmen eller -spänningen alstrade storheten mäts, varmed rotorns läge bestäms, kännetecknat av, att maskinens vibrationer som funktion av rotorvinkeln mäts i förfarandet 10 och rotorns (11) läge bestäms med hjälp av vibrationerna.A method for determining the position of the rotor (11) of a synchronous motor (1) operating as a lift motor, in which a method of alternating current or voltage of a certain frequency is measured to the motor stator and the magnitude generated by the input alternating current or voltage. , whereby the position of the rotor is determined, characterized in that the vibrations of the machine as a function of the rotor angle are measured in the method 10 and the position of the rotor (11) is determined by means of the vibrations. 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att vibrationerna mäts med en vid motorns stomme anordnad mikrofon eller en accelerationsgivare, med vilken en 15 äterkoppling skapas.2. A method according to claim 1, characterized in that the vibrations are measured with a microphone arranged at the body of the motor or an accelerometer with which a feedback coupling is created. 3. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att i förfarandet söks en minimisignal, varvid det är möjligt att tili exempel indikera maxvridmomentvinkeln. 20Method according to claim 1, characterized in that a minimum signal is sought in the method, whereby it is possible, for example, to indicate the maximum torque angle. 20 4. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att i * « * .* ' förfarandet söks en maximisignal, varvid det är möjligt att .· · tili exempel indikera minvridmomentvinkeln, och j | maxvridmomentvinkeln erhälls genom en fasförskjutning pä ·:··: 25 90°. j · .··.Method according to Claim 1, characterized in that in the method a maximum signal is sought, whereby it is possible to indicate, for example, the min torque angle, and j | the maximum torque angle is obtained by a phase shift of ·: ··: 90 °. j ·. ··. 5. Anordning för bestämning av läget hos rotorn (11) tili en som hissmotor fungerande synkronmotor (1) , omfattande utrustning varmed en växelström eller -spänning av viss ;;; 30 frekvens mätäs tili motorns stator och en enhet varmed den av den inmatade växelströmmen eller -spänningen alstrade X : storheten mäts, kännetecknad av, att anordningen omfattar organ som mäter maskinens vibrationer som funktion av » 1 · rotorvinkeln, vilka vibrationer används för att bestämma t » » ;;; 35 rotorns (11) läge. 6 114694Apparatus for determining the position of the rotor (11) of a synchronous motor (1) operating as a lift motor, comprising equipment for which an alternating current or voltage of some; Frequency is measured at the motor stator and a unit by which the X: magnitude generated by the input AC or voltage is measured, characterized in that the device comprises means measuring the vibration of the machine as a function of the rotor angle, which vibration is used to determine »» ;;; Position of the rotor (11). 6 114694 6. Anordning enligt patentkrav 5, kännetecknad avf att anordningen är försedd med en vid motorns stomme anordnad mikrofon (4) eller en accelerationsgivare, som mäter 5 vibrationerna och med vilken en äterkoppling skapas.6. Device according to claim 5, characterized in that the device is provided with a microphone (4) arranged at the body of the motor or an acceleration sensor which measures the vibrations and with which an feedback coupling is created.
FI20031559A 2003-10-24 2003-10-24 Method and apparatus for determining the rotor position of an elevator motor FI114694B (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20031559A FI114694B (en) 2003-10-24 2003-10-24 Method and apparatus for determining the rotor position of an elevator motor
PCT/FI2004/000601 WO2005041399A1 (en) 2003-10-24 2004-10-11 Method and apparatus for determining the position of the rotor of an elevator motor
DE602004007025T DE602004007025T2 (en) 2003-10-24 2004-10-11 METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE POSITION OF THE ROTOR OF AN ELEVATOR MOTOR
EP04767115A EP1676360B1 (en) 2003-10-24 2004-10-11 Method and apparatus for determining the position of the rotor of an elevator motor
ES04767115T ES2285508T3 (en) 2003-10-24 2004-10-11 METHOD AND APPLIANCE TO DETERMINE THE ROTOR POSITION OF AN ELEVATOR MOTOR.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20031559 2003-10-24
FI20031559A FI114694B (en) 2003-10-24 2003-10-24 Method and apparatus for determining the rotor position of an elevator motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20031559A0 FI20031559A0 (en) 2003-10-24
FI114694B true FI114694B (en) 2004-12-15

Family

ID=29225996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20031559A FI114694B (en) 2003-10-24 2003-10-24 Method and apparatus for determining the rotor position of an elevator motor

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1676360B1 (en)
DE (1) DE602004007025T2 (en)
ES (1) ES2285508T3 (en)
FI (1) FI114694B (en)
WO (1) WO2005041399A1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0838669A3 (en) * 1996-10-22 2000-12-20 Robert Bosch Gmbh Method and means for noise measurement of electric machines and apparatus
ATE242930T1 (en) * 1999-12-15 2003-06-15 Bien Air Holding Sa BRUSHLESS MOTOR WITH DEVICE FOR DETERMINING THE ROTOR POSITION
US6401875B1 (en) * 2001-02-12 2002-06-11 Otis Elevator Company Absolute position sensing method and apparatus for synchronous elevator machines by detection stator iron saturation

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005041399A1 (en) 2005-05-06
DE602004007025D1 (en) 2007-07-26
FI20031559A0 (en) 2003-10-24
DE602004007025T2 (en) 2007-10-11
EP1676360A1 (en) 2006-07-05
ES2285508T3 (en) 2007-11-16
EP1676360B1 (en) 2007-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6401875B1 (en) Absolute position sensing method and apparatus for synchronous elevator machines by detection stator iron saturation
EP2269297B1 (en) Determination of the position of the rotor of an electric machine
WO2008008486A3 (en) Signal conditioning apparatus and method for determination of permanent magnet motor rotor position
AU2014287474B2 (en) Method and apparatus for determining position for a permanent magnet elevator motor
US9673739B2 (en) Machine type identification
US10432122B2 (en) Method for sensor-free determination of the rotor position of electronically commutated multiple-phase synchronous machines
FI120992B (en) Determination of the movement of a synchronous machine
FI124592B (en) Method and apparatus for controlling the electric motor of an elevator
JP5074318B2 (en) Rotor position estimation device for synchronous motor
FI114694B (en) Method and apparatus for determining the rotor position of an elevator motor
JP2010035352A (en) Device for estimating rotor position of synchronous electric motor
US8324852B2 (en) Motor position detecting method, motor driving unit, and pump
US20240030851A1 (en) Method and Device for Identifying the Anisotrophy of an Electric Three-Phase Machine
EP2149976B1 (en) Systems and methods involving permanent magnet electric machine rotor position determination
JP2010035353A (en) Device for estimating rotor position of synchronous electric motor
JP7355480B2 (en) Motor equipment and forklifts
FI113423B (en) Method and apparatus for adjusting the rotor angle of an elevator motor
Wu et al. Using mechanical vibration to estimate rotor speed in induction motor drives
KR100789442B1 (en) Sensorless control method for motor
Raggl et al. Robust sensorless control of a PMSM bearingless pump