JP2006527148A - ワイヤレスエレベータホール備品に有用な誘導結合電力 - Google Patents

Abstract

乗場のドアにおける備品（２７）はフレーム（１７）と一体として形成される。電力は、磁心（７０）と一次側（７５）を有する誘導結合器（３２）によって提供される。磁心は薄いフェライトであり、コイルが巻きついた平面内でコイルを大幅に超えて延び、ＡＣ電力の効率的な伝達のために非常に抵抗の低い経路を提供する。

Description

本発明は、たとえば、建物の配線を除去することを目的として、コールボタンライト、方向ランタン、フロア位置表示器を含むエレベータホールの備品の電力供給に有用な誘導結合に関する。ワイヤレス電力は、エレベータが乗場に止まっているときに、エレベータからの電力の誘導結合によってホールの備品に供給される。

エレベータシステムは各フロアにおいて、方向ランタン、ホールコールボタン、場合によってはエレベータ位置表示器を含むホール備品を有する。これまで、各フロアのホール備品は昇降路を介して走るワイヤによって電力を供給され、追加のワイヤはフロアとコントローラの間に信号通信を提供し、コントローラは典型的には昇降路の頂部の機械室に位置していた。配線の量を減らすために、最近のシステムではシリアル通信バスを使用する。シリアル通信バスは典型的には通信用に２本のワイヤ、電力用に２本のワイヤを使用する。各々ランタンとコールボタンのためにそれぞれ１つのバスを使用する。配線は新しい建物では大幅な設置時間がかかり、既存のエレベータでは近代化を非常に困難にする。さらに、昇降路での作業は危険で、できれば回避したほうがよい。

ホール備品の通信面は、無線周波数（またはその他の）ワイヤレス通信によってワイヤレスになった。しかし電力は依然として有線で提供する必要がある。これは具体的には、エレベータシステムを最初に建設する時、または近代化の結果として建物の中に設置しなければならない。

エレベータのかごの上と昇降路の壁に、典型的な規制法によって必要とされるエレベータシステムの移動部分と静止部分の間の３０ｍｍ（１．２インチ）などの運転隙間など、大きな空隙を伴って配置した非常に大きなコイルを使用し、エレベータのかごが乗場に止まっているときにかごから昇降路の壁に電力を誘導結合し、備品に電力を提供するという提案がある。また、エレベータのかごと昇降路の壁などの間に、大きなＣ字形の磁心を有するコイルで、電力の磁気結合を効果的に達成できるという提案もある。しかし、大きな空隙を伴った大きなコイルとＣ字形の磁心では、コンパクトで効率的な方法で必要な電力を効果的に伝達することはできないと確認されている。

本発明の目的は、接触せずに電力を伝達するための改善された磁気結合、改善された無接触電力伝達の提供、ワイヤレスエレベータホール備品のための改善された電力伝達の提供、建物の配線なしに電力を受け取るエレベータホール備品のための改善された電力結合の提供である。

本発明は、一次巻線と二次巻線の間に広い面積の磁気結合を提供するために、巻線よりはるかに大きなフェライト磁心を使用して、電力伝達のための効率的な接触のない誘導結合が得られるという発明者らの発見に基づいている。

本発明によれば、磁気結合は、たとえばエレベータ／昇降路の隙間などの必要な空隙を介した大きな低磁気抵抗経路と、最小のフェライト材を備え、これによって、コストと空間を節約し、電子装置を駆動するボルト／アンペア要件を低減することを含む。一次側と二次側は両方とも、巻線が巻きついたフェライト磁心を含み、このフェライト磁心は巻線の長さに沿いまた巻線の幅の一部にわたって巻線によって囲まれている。このフェライト磁心は少なくとも巻線と同じ長さを有し、フェライト磁心は一次側と二次側の間の空隙の２〜１０倍の長さと幅とを有する。さらに本発明によれば、誘導結合装置は、（たとえば数十キロヘルツの）高周波数電力の結合を含む。これはたとえばＨブリッジによって提供されてもよく、Ｈブリッジは通常の建物の線間電圧を整流することによって得られるＤＣ電力で駆動される。これらはすべて高周波数ＡＣ源を形成する。二次側では、受信された高周波数信号が単に整流され、バッテリの充電に使用される。バッテリは必要に応じて電力を備品に供給する。

さらに本発明によれば、エレベータホールの備品のための電力は、エレベータのかごの上の電源との磁気結合によって提供される。

本発明は幅広い用途で有用な電力結合機能を提供する。たとえば、本発明は、エレベータホール備品の設置に関するいかなる電力配線の必要性をも不要とする。

本発明の他の目的、特徴、利点は、付随する図面に示された本発明の例としての実施形態の詳細な説明に照らすとより明らかになるであろう。

エレベータホール備品に電力を提供することは本発明の一使用例である。

図１を参照すると、エレベータの乗場１４のドア１３は、ドアフレーム１７によって画定される昇降路ドア開口部１６を含む。開口部１６は、かごが乗場１４でサービスを提供しているとき（これはエレベータが停止しドアが開くことを意味する）を除いては、昇降路ドア１９、２０によって閉じている。ドアフレームはコールモジュール２２を含む。コールモジュール２２は、たとえば上コールボタン２３と下コールボタン２４などの従来通りの１つまたは２つのホールコールボタンを有する。コールボタンはＬＥＤまたは他の適切な方法によって点灯され、コールが登録されたことを示す。またドアフレーム１７は、選択的に点灯されエレベータの移動方向を示す上方向矢印２８と下方向矢印２９などの１つまたは２つの従来の方向矢印を有するランタン備品２７を含む。矢印は、かごの方向を示すために高輝度のＬＥＤまたは他の適切な方法によって点灯することができる。

備品２２と２７は本発明の誘導結合器３２によって電力を供給される。誘導結合器は図２により明らかに示す。

図２では、誘導結合器の二次側７０はケーブル５０によってランタン備品２７に接続される。ランタン備品２７はケーブル５１によってコール備品２２に接続される。ケーブル５０と５１はフレーム１７の中にある。ランタン備品２７は電子モジュール５４とエネルギ蓄積装置とを有していてもよい。エネルギ蓄積装置はバッテリ５５またはスーパーキャパシタであってもよく、これは当該技術でよく知られている。電子モジュールは、誘導結合器３２の二次側からの高周波数の電流を受けて、これを整流し、この電力を使用してバッテリ５５を充電する回路を含む。これらはすべて当該技術で知られている。また電子モジュール５４は、無線周波数電磁放射などによってエレベータコントローラと通信し、バッテリ５５の残りの電力をモニタリングし、方向ライト２８と２９、上下のホールコールボタン２３と２４への電力供給を制御することを含みうる。モジュール５４はピコネットモジュールの形態をとってもよい。これは本出願人が有する同時係属中の特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０２／３２８４８号に開示されている。同出願はそこに記載された方法で使用されるＢＬＵＥＴＯＯＴＨ仕様に準拠するモジュールを含んでいる。場合によっては、非常に少ない電力消費で動作でき適切な制御と通信を提供する他の電子モジュールも使用できる。

図３と図４に示すように、効率的な誘導結合器の二次側７０は、ワイヤ７１の巻数が少ないが非常に大きなフェライト磁心７２を有する。エレベータのかごの上で、誘導結合器の一次側７５は結合器の二次側７０と同様に、（たとえば約２０ｋＨｚの）高周波数の電力をＨブリッジ８０から受ける。Ｈブリッジ８０は、従来のＡＣ線間電圧８３に応答して整流器８２によって提供されるＤＣ電力で動作する。これは当該技術で知られている。Ｈブリッジ８０の周波数は発振器８１によって設定される。

図４を参照すると、結合器３２の一次側７５は、磁心８７の周囲に巻きついた一次巻線８６を有する。どちらも二次側７０の巻線７１と磁心７２と同一であってよい。しかし、一次巻線８６のＡＣとＤＣの抵抗を減少させるために、並列に駆動される二次コイル７１のワイヤの２倍のワイヤおよび同様の寸法を有してもよい。

磁気抵抗を有する隣接した構造に対する損失を避けるために、一次側と二次側はアルミニウムまたは他の非磁性材料の、少なくとも磁心７２と８７と同じ大きさのシールド８４と８５を有する。シールドとそれぞれの磁心の間に空隙があってもよい。

磁心７０と７５はフェライト製なので磁場に与える磁気抵抗が最小であり、これによって、電力を一次側から二次側に伝達する効率が高まる。

磁心の幅と長さ、すなわち寸法ＬとＷは、必要な空隙Ｓの２〜１０倍とする。

磁心の厚さＴは、飽和または過熱から磁心を保護するために十分に大きくする必要がある。磁心の厚さＴかける磁心の長さＬによって得られる断面積を増加すると、飽和と過熱のポテンシャルが低減される。しかし、磁気回路の空隙の効果的な断面積を最大化するために、ＬはＴよりも増大すべきである。したがって、磁心の厚さＴは比較的小さく保たれ、幅の２５％未満であり、より好ましくは幅の５％に近い。幅の５％未満という非常に薄い磁心を使用してもよいが、製造が困難である可能性が高い。正確な厚さは、使用する特定のフェライトの材料特性によって決定される。例は次のとおりである。幅（Ｗ）は６０〜３００ｍｍ、長さ（Ｌ）は６０〜３００ｍｍ、厚さ（Ｔ）は３〜３０ｍｍ。

各磁心７０と７５の長さＬは、一次コイル７１と二次コイル８６の長さに合うように選択される。しかし場合によっては磁心はコイルのいずれかの側に拡張部を有し、結合を増加させることもできる。

本発明による、備品を有し磁気結合を電源として使用するエレベータホールドアフレームを示す正面図である。 図１のホールドアフレームを示す後面図である。 図１のドアフレームとエレベータのかごを示す、一部断面を示す部分上面図である。 本発明の磁気結合を示す斜視図である。

Claims (3)

1. 誘導結合器であって、
   一次側と、
   空隙によって一次側から分離される二次側とを備え、
   一次側と二次側は、コイルが磁心の周囲に巻きついた薄いフェライト磁心をそれぞれ有し、
   前記磁心は、対応するコイルから外向きに伸びる幅をそれぞれ有し、前記磁心の幅と長さは、前記空隙の大きさの２〜１０倍であり、前記磁心の厚さは、前記幅の５〜２５％である誘導結合器。
2. 一次側と二次側は、約２５〜３５ｍｍ（１〜１．４インチ）の空隙によって分離されている請求項１に記載の誘導結合器。
3. 前記厚さは３〜３０ｍｍ（０．１２〜１．２インチ）であり、
   前記長さは約６０〜３００ｍｍ（２．４〜１２インチ）であり、
   前記幅は約６０〜３００ｍｍ（２．４〜１２インチ）である請求項１に記載の誘導結合器。

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