JP2005170561A - エレベータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ装置の動作中に発生する放射電磁波を効果的に抑制し、その放射電磁波によるノイズの影響を解消する。
【解決手段】インバータ装置３２の動作中に発生する放射電磁波のノイズ対策として、インバータ装置３２の出力側３２ｂと電動機１４との配線間にリアクトル３６を設置する。また、インバータ装置３２の出力側３２ｂと電動機１４との間の配線、インバータ装置３２と回生抵抗器３５との間の配線をシールド線３７ａ〜３７ｃとし、これらの両端末をシールドクランプで制御盤３１、電動機１４、リアクトル３６、回生抵抗器３５の各筐体部分に接地する。また、インバータ装置３２の入力側３２ａと電源装置３３との配線にＥＭＩフィルタ３８を設置する。さらに、電動機１４とこの電動機１４が支持されているメインレール１３ｂとの間に平網電線３９を配設する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動機の駆動回路としてインバータ装置を備えたエレベータシステムに係り、特に、このインバータ装置の動作中に発生する放射電磁波を抑制するためのノイズ対策に関する。

例えば、マンション等のビルなどに設置されたエレベータでは、電動機（巻き上げ機）の駆動回路としてインバータ装置が用いられる。このインバータ装置は、電源装置から供給される交流電力を直流電力に変換し、その直流電力の電圧と周波数を制御して電動機の駆動に必要な交流電力に変換するものである。

このインバータ装置から出力される交流電力によって電動機が駆動されると、電動機の回転軸に取り付けられたシーブが回転し、そのシーブに掛けられたメインロープを介してエレベータの乗りかごが昇降路内を昇降動作する。

ところで、インバータ装置のスイッチング動作中に放射電磁波が発生し、その放射電磁波がノイズとなって周囲に影響を与えることがある。

例えば、マンションなどでは、各階床の居室に上記放射電磁波がラジオノイズとなって入り込み、ＡＭのラジオ電波に干渉して受信状態を悪くすることがある。特に、ビル最上部などに機械室を持たないマシンルームレス型のエレベータでは、インバータ装置から発生した放射電磁波が居室に入り込みやすく、上述したようなラジオノイズが強く表れる傾向がある。

従来、この種のインバータ装置に関する発明としては、例えば特許文献１に開示されているものが知られている。この特許文献１では、エレベータにおいて、電動機の近くに整流回路とコンデンサとで構成されたサージ吸収回路を設けておくことで、インバータ装置と電動機の配線間に発生するサージ電圧を抑制して、電動機コイルの焼損を防止することが記載されている。
特開平１０−１６７５９３号公報

上述したように、インバータ装置の動作中に発生する放射電磁波がノイズとなって周囲に悪影響を与え、例えばラジオ電波に干渉して受信状態を悪くするなどの問題があった。この場合、ノイズ対策として、例えばインバータ装置に繋がる主配線を金属管で覆い、その金属管の端末部分をシールドテープで巻き付けて筐体に接地することなどが一般的に行われているが、その作業は非常に面倒で時間がかかり、また、あまり効果的に放射電磁波を抑えられないなどの問題がある。

また、上記特許文献１では、インバータ装置と電動機の配線間に発生するサージ電圧を抑制するものであって、放射電磁波を抑制することはできない。

本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、インバータ装置の動作中に発生する放射電磁波を効果的に抑制し、その放射電磁波によるノイズの影響を解消することのできるエレベータシステムを提供することを目的とする。

本発明のエレベータシステムは、電源装置と、この電源装置から供給される電力を受けて所定の駆動電力を生成するインバータ装置と、このインバータ装置から出力される駆動電力によって駆動される電動機とを備えたエレベータシステムにおいて、上記インバータ装置の出力側と上記電動機との間および上記インバータ装置の入力側と上記電源装置との間の少なくとも一方に、上記インバータ装置の動作中に発生する放射電磁波を抑制するための電磁波抑制機器を設置したことを特徴とする。

このような構成によれば、インバータ装置の出力側の配線またはインバータ装置の入力側の配線から放射される電磁波をそれぞれの配線間に設置された電磁波抑制機器にて抑制して、その放射電磁波による外部への影響をなくすことができる。

この場合、インバータ装置の出力側と電動機との間に設置される電磁波抑制機器としては、例えばリアクトルが用いられる。また、インバータ装置の入力側と電源装置との間に設置される電磁波抑制機器としては、例えばノイズフィルタが用いられる。

また、本発明は、上記エレベータシステムにおいて、上記インバータ装置の出力側と上記電動機との間の配線をシールド線とし、そのシールド線の両端部をそれぞれシールドクランプで接地することを特徴とする。これにより、インバータ装置の出力側の配線からの放射電磁波をより効果的に抑えることができる。

また、本発明は、上記エレベータシステムにおいて、上記インバータ装置の回生電力を消費する回生抵抗器を備え、この回生抵抗器と上記インバータ装置の間の配線をシールド線とし、そのシールド線の両端部をそれぞれシールドクランプで接地することを特徴とする。これにより、インバータ装置の回生配線からの放射電磁波についても抑えることができる。

また、本発明は、上記エレベータシステムにおいて、上記電動機を支持するメインレールと上記電動機との間に平網電線を配設したことを特徴とする。これにより、電動機に伝わる放射電磁波を抑制することができる。

本発明のエレベータシステムによれば、インバータ装置の出力側と電動機との間およびインバータ装置の入力側と電源装置との間の少なくとも一方に電磁波抑制機器を設置することで、インバータ装置の動作中に発生する放射電磁波を効果的に抑制し、その放射電磁波によるノイズの影響を解消することができる。

また、インバータ装置の各配線にシールド線を用いたり、電動機に平網電線を配置することで、放射電磁波をより効果的に抑えることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るエレベータシステムの全体構成を説明するための図であり、マンシンルームレス型のエレベータの外観構成が示されている。

図中の１１は昇降路、１２は乗りかごである。乗りかご１２は、一対のメインレール１３ａ、１３ｂによって移動自在に支持されている。このメインレール１３ｂの先端部に、乗りかご１２の駆動源としての電動機１４が取り付けられている。

メインロープ１５は、上記電動機１４の回転軸の設けられた図示せぬシーブに掛けられており、そのメインロープ１５の一端１５ａは乗りかご１２の下側に設けられたシーブ１６を介してメインレール１３ａの先端部付近に固定され、他端１５ｂはカウンタウェイト（釣り合い重り）１８のシーブ１９を介してカウンタレール１７ａの先端部付近に固定されている。これにより、電動機１４が駆動されてメインロープ１５が移動すると、このメインロープ１５を介して乗りかご１２とカウンタウェイト１８が互いに反対方向に昇降動作することになる。

この他、昇降路１１内には、ガバナ（調速機）２０、ガバナロープ２１など、乗りかご１２を昇降動作させるための各種の機構が設けられている。

また、エレベータの運転制御を行うための制御盤３１が昇降路１１内の最上部付近に設置されていると共に、その制御盤３１に電動機１４の駆動回路として用いられるインバータ装置３２が備えられている。

インバータ装置３２は、電源装置３３から昇圧トランス３４を介して供給される電力を受けて所定の駆動電力を生成するものである。電動機１４は、このインバータ装置３２から出力される駆動電力によって駆動される。また、インバータ装置３２には、回生抵抗器３５が接続されている。この回生抵抗器３５は、インバータ装置３２に負の電力つまり回生電力が発生した場合に、その回生電力を熱として消費する機能を備えている。なお、この回生抵抗器３５は、昇圧トランス３４と共にメインレール１３ａに取り付けられている。

ここで、エレベータの運転時、つまり、インバータ装置３２の動作中に放射電磁波が発生し、その放射電磁波がノイズとなって周囲に悪影響を及ぼすことは既に述べた通りである。本システムでは、このようなインバータ装置３２の動作中に発生する放射電磁波を低減するため、次のようなノイズ対策がなされている。

（対策１）
インバータ装置３２の出力側３２ｂと電動機１４との配線間にリアクトル３６を設置している。

（対策２）
インバータ装置３２の出力側３２ｂと電動機１４との間の配線、インバータ装置３２と回生抵抗器３５との間の配線をシールド線３７ａ、３７ｂ、３７ｃとし、これらの両端部をシールドクランプで制御盤３１、電動機１４、リアクトル３６、回生抵抗器３５の各筐体部分に接地している。

（対策３）
インバータ装置３２の入力側３２ａと電源装置３３との配線間、詳しくはインバータ装置３２の入力側３２ａと昇圧トランス３４との配線間にＥＭＩ（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）フィルタ３８を設置している。

（対策４）
電動機１４とこの電動機１４が支持されているメインレール１３ｂとの間に平網電線３９を配設している。

（対策５）
電源装置３３とインバータ装置３２の入力側３２ａとの間、詳しくは、電源装置３３の電源装置３３の開閉器４０と昇圧トランス３４との間にコンデンサユニット４１を設置している。

以下に、これらの対策１〜５について詳しく説明する。

図２は本システムのノイズ対策を説明するための図であり、電動機駆動系の全体構成を模式的に示した図である。なお、図１のシステム構成と同じ部分には同一符号が付されている。

図２に示すように、電源装置（客先三相電源）３３から所定電圧の交流電力が本システムに対して供給されている。この電源装置３３から供給された交流電力は、開閉器４０、コンデンサユニット４１を介して昇圧トランス３４に与えられ、この昇圧トランス３４にて電動機１４の駆動に必要な電圧レベルに昇圧される。そして、この昇圧された交流電力がＥＭＩフィルタ３８を介してインバータ装置３２に入力される。

インバータ装置３２は、交流電力を整流して直流電力に変換する機能と、その直流電力を任意の可変電圧、任意の可変周波数の交流電力に変換する機能を備えている。このインバータ装置３２から出力された交流電力はリアクトル３６を介して電動機１４に供給される。これにより、電動機１４が駆動され、図１に示したように、乗りかご１２がメインロープ１５を介して昇降路１１内を昇降動作する。

ここで、インバータ装置３２が電動機１４に対して給電動作を行っているとき、つまり、インバータ装置３２のスイッチング動作中に放射電磁波がノイズとして発生する。この放射電磁波は、通常、インバータ装置３２からの各配線を通って矢印Ａ、Ｂ、Ｃで示すように３方向に漏洩する。この場合、特に放射電磁波が強く表れるのは矢印Ｂ方向つまりインバータ装置３２の出力配線側であり、続いて、矢印Ａ方向つまりインバータ装置３２の入力配線側、そして、矢印Ｃ方向つまり回生配線側である。

本システムでは、このような３方向の放射電磁波に対して、幾つかのノイズ対策が施されている。これについて、図３乃至図７を用いて説明する。

図３はリアクトル３６の取り付け部分の構成を示す図、図４は制御盤３１の回生抵抗配線、電動機配線部分の構成を示す図、図５は電動機１４の配線部分の構成を示す図、図６は回生抵抗器３５の取り付け部分の構成を示す図、図７は平網電線３９の取り付け部分の構成を示す図である。

上述したように、まず、対策１として、矢印Ｂ方向に発生する放射電磁波に対処するべく、インバータ装置３２の出力側３２ｂと電動機１４との間に、電磁波抑制機器としてのリアクトル３６を設置している。

図３に示すように、このリアクトル３６はカウンタレール１７ａに取り付けられる。また、インバータ装置３２の出力側３２ｂからのシールド線３７ａと電動機１４からのシールド線３７ｂをリアクトル３６に結線し、これらのシールド線３７ａ、３７ｂの端末部分をシールドクランプ５２、５３でそれぞれ挟持して、リアクトル３６の筐体に取り付けられたシールドクランプサポート６１に固定している。

このように、インバータ装置３２の出力側３２ｂと電動機１４との間にリアクトル３６を設置しておくことで、インバータ装置３２の出力配線側に生じる放射電磁波を抑制して外部へのノイズの影響を大幅に低減することができる。

次に、対策２として、矢印Ｂ方向に発生する放射電磁波と矢印Ｃ方向に発生する放射電磁波に対処するべく、インバータ装置３２の出力側３２ｂと電動機１４との間の配線、インバータ装置３２と回生抵抗器３５との間の配線をそれぞれシールド線３７ａ、３７ｂ、３７ｃとする。これらのシールド線３７ａ、３７ｂ、３７ｃは、表面がシールド加工された配線ケーブルであって、放射電磁波の漏洩を防ぐものである。

図４に示すように、制御盤３１側では、インバータ装置３２の出力側３２ｂからのシールド線３７ａと回生抵抗器３５からのシールド線３７ｃの端末部分をシールドクランプ５１、５５でそれぞれ挟持して、制御盤３１の筐体に取り付けられたシールドクランプサポート６２に固定している。

また、図５に示すように、電動機１４側では、リアクトル３６からのシールド線３７ｂの端末部分をシールドクランプ５４で挟持し、電動機端子台７１に取り付けられたシールドクランプサポート６３に固定している。

また、図６に示すように、回生抵抗器３５はメインレール１３ａに取り付けられており、インバータ装置３２ｃからのシールド線３７ｃの端末部分をシールドクランプ５６で挟持して、回生抵抗器３５の筐体に取り付けられたシールドクランプサポート６４に固定している。

このように、インバータ装置３２から電動機１４と回生抵抗器３５間の各配線にシールド線３７ａ、３７ｂ、３７ｃを用い、そして、これらのシールド線３７ａ、３７ｂ、３７ｃの両端部をシールドクランプ５１〜５６で掴んで各筐体に接地することで、各配線から放射される電磁波をそれぞれの設置筐体から逃がすことができ、その放射電磁波がノイズとなって周囲に悪影響を与えることを防ぐことができる。

次に、対策３として、矢印Ａ方向に発生する放射電磁波に対処するべく、インバータ装置３２の入力側３２ａと昇圧トランス３４との間に、電磁波抑制機器としてのＥＭＩフィルタ３８を設置している。

ＥＭＩフィルタ３８は、電源や信号などの配線を介してノイズの漏洩を防止するためのノイズフィルタの一種であり、低域通過（高域遮断）特性を有する。なお、このＥＭＩフィルタ３８としては一般的に知られているものを用いるものとし、その具体的な構成については省略する。基本的には、コンデンサとインダクタで構成され、ノイズに対して低い並列インピーダンスを与えるか、あるいは、高い直列インピーダンスを与えることによってノイズの通過を抑制する。

このようなＥＭＩフィルタ３８をインバータ装置３２の手前に設置しておくことで、インバータ装置の入力側３２ａと昇圧トランス３４との間の配線から放射される電磁波をＥＭＩフィルタ３８にて低減することができ、その放射電磁波がノイズとなって周囲に悪影響を与えることを防ぐことができる。

次に、対策４として、矢印Ｂ方向に発生する放射電磁波、特に電動機１４に伝わる放射電磁波を対処するべく、電動機１４とこの電動機１４が取り付けられたメインレール１３ｂとの間に平網電線３９を配設している。

詳しくは、図７に示すように、電動機１４に設置された速度検出器７２に平網電線３９の一端を接続し、他端をメインレール１３ｂに接続することで、両者間に平網電線３９を設置する。この平網電線３９はシールド線の一種であり、例えば銅製の細い電線を網状にして形成したものである。

このような平網電線３９を電動機１４とこの電動機１４が取り付けられたメインレール１３ｂに配設しておくことで、インバータ装置３２から電動機１４に流れてきた放射電磁波をここでメインレール１３ｂから逃がすことができる。

また、対策５は、昇圧トランス３４と電源装置３３間の配線を伝わる伝導ノイズを低減するものである。この伝導ノイズの低減化を図るため、図２に示すように、電源装置３３の開閉器４０と昇圧トランス３４との間にコンデンサユニット５を設置している。これにより、インバータ装置３２の入力側３２ａから昇圧トランス３４を介して電源装置３３側に伝わる伝導ノイズを大幅に低減することができる。

ここで、本システムにおけるノイズ対策後の電波状況とその対策前の電波状況を比較して示す。図８はノイズ対策前の電波特性、図９はノイズ対策後の電波特性であり、それぞれに横軸が周波数（ＫＨｚ）、縦軸がノイズ（ｄＢμＶ）を示している。また、図中の実線はエレベータの停止時の電波特性、点線はエレベータの走行時（上昇時または下降時）の電波特性を示している。

図８に示すように、ノイズ対策前では、エレベータの走行時にインバータ装置３２から発生する放射電磁波がノイズとなって居室などに入り込み、ＡＭラジオ局の電波に重畳して受信状態を悪くしていた。なお、図中のＡ局のラジオ電波は６９３ＫＨｚ、Ｂ局のラジオ電波は８１０ＫＨｚ、Ｃ局のラジオ電波は９５４ＫＨｚ、Ｄ局のラジオ電波は１１３４ＫＨｚ、Ｅ局のラジオ電波は１２４２ＫＨｚである。対策前はこれらの全てのラジオ局において、エレベータ走行時の放射電磁波がラジオ電波に干渉していた。

これに対し、上述したような対策１〜５を施した後では、図９に示すように、エレベータ走行時の放射電磁波によるノイズが停止時の状態まで低減し、各局の電波に重畳しなくなった。つまり、エレベータ走行時でもノイズが発生することがなくなり、各局で良好な受信状態を保つことができるようになった。

このように、本システムでは、インバータ装置３２の動作中に発生する放射電磁波を効果的に抑制し、その放射電磁波によるノイズの影響を解消することができる。この場合、リアクトル３６やＥＭＩフィルタ３８は簡単に取り付けることができるため、従来のような面倒な作業を必要とせずに短時間でノイズ対策を施すことができる。

さらに、インバータ装置３２の各配線にシールド線３７ａ〜３７ｃを用いたり、電動機１４に平網電線３９を配置したり、電源装置３３側にコンデンサユニット４１を設置することで、放射ノイズ及び配線を伝わる伝導ノイズを効果的に抑えることができる。

なお、上記実施形態では、インバータ装置３２の出力側３２ｂに電磁波抑制器としてリアクトル３６を設置したが、このリアクトル３６の代わりに、例えばアウトプットフィルタなどのノイズフィルタを設置することでも良く、その場合でも上記同様の効果が得られる。

また、インバータ装置３２の入力側３２ａに電磁波抑制器として設置したＥＭＩフィルタ３８についても、このＥＭＩフィルタ３８に代えて他のノイズフィルタを設置することでも良い。

要するに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施形態に係るエレベータシステムの全体構成を説明するための図であり、マンシンルームレス型のエレベータの外観構成を示す図。 同実施形態におけるエレベータシステムのノイズ対策を説明するための図であり、電動機駆動系の全体構成を模式的に示した図 同実施形態におけるエレベータシステムのリアクトルの取り付け部分の構成を示す図。 同実施形態におけるエレベータシステムの制御盤の回生抵抗配線、電動機配線部分の構成を示す図。 同実施形態におけるエレベータシステムの電動機の配線部分の構成を示す図。 同実施形態におけるエレベータシステムの回生抵抗器の取り付け部分の構成を示す図。 同実施形態におけるエレベータシステムの平網電線の取り付け部分の構成を示す図。 同実施形態におけるエレベータシステムのノイズ対策前の電波特性を示す図。 同実施形態におけるエレベータシステムのノイズ対策後の電波特性を示す図。

符号の説明

１１…昇降路、１２…乗りかご、１３ａおよび１３ｂ…メインレール、１４…電動機、１５…メインロープ、１６…シーブ、１７ａおよび１７ｂ…カウンタレール、１８…カウンタウェイト、１９…シーブ、２０…ガバナ、２１…ガバナロープ、３１…制御盤、３２…インバータ装置、３２ａ…入力側、３２ｂ…出力側、３３…電源装置、３４…昇圧トランス、３５…回生抵抗器、３６…リアクトル、３７ａ〜３７ｃ…シールド線、３８…ＥＭＩフィルタ、３９…平網電線、４０…開閉器、４１…コンデンサユニット、５１〜５６…シールドクランプ、６１〜６４…シールドクランプサポート、７１…電動機端子台、７２…速度検出器。

Claims (6)

1. 電源装置と、この電源装置から供給される電力を受けて所定の駆動電力を生成するインバータ装置と、このインバータ装置から出力される駆動電力によって駆動される電動機とを備えたエレベータシステムにおいて、
   上記インバータ装置の出力側と上記電動機との間および上記インバータ装置の入力側と上記電源装置との間の少なくとも一方に、上記インバータ装置の動作中に発生する放射電磁波を抑制するための電磁波抑制機器を設置したことを特徴とするエレベータシステム。
2. 上記インバータ装置の出力側と上記電動機との間に、上記電磁波抑制機器としてリアクトルを設置したことを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
3. 上記インバータ装置の入力側と上記電源装置との間に、上記電磁波抑制機器としてノイズフィルタを設置したことを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
4. 上記インバータ装置の出力側と上記電動機との間の配線をシールド線とし、そのシールド線の両端部をそれぞれシールドクランプで接地することを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
5. 上記インバータ装置の回生電力を消費する回生抵抗器を備え、
   この回生抵抗器と上記インバータ装置の間の配線をシールド線とし、そのシールド線の両端部をそれぞれシールドクランプで接地することを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
6. 上記電動機を支持するメインレールと上記電動機との間に平網電線を配設したことを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。

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