JP2007521195A - 反発磁力を用いたエレベーターのアクティブサスペンション - Google Patents

Abstract

エレベーターは一対のガイドレール（２５）の各々と関連するかごフォロア（２２）を含み、かごフォロアは電磁石（２４）を有し、該電磁石はエレベーターかご（２８）の電磁石（２６）とは離隔している。かごおよびかごフォロアの電磁石が反発力を生じ、該反発力がかごを、二つのガイドレールに関連するかごフォロア電磁石の間で中心に位置決めする。好ましくはかごフォロア電磁石は単一のかごフォロアをなすように連結されて一緒に移動する。

Description

本出願は、かごおよびかごフォロアに取り付けられた、反発磁力を発生する電磁石によってもたらされる横方向のサスペンションを有するエレベーターに関する。好ましくは、かごフォロアは一緒に動くように連結された一対の電磁石を有する。

通常、エレベーターはレールに沿って移動する、ばねで付勢されたローラーを含む受動的サスペンションシステムによって、上下の移動が案内されている。エレベーター設計者にとって一つの課題は横方向の振動の制御である。かごが横方向に移動するときに起こるいかなる振動も、乗り心地の品質を低下させるので、好ましくない。

横方向の振動を解決する上での一つの問題は、振動が広い範囲の周波数にわたって起こることである。通常の受動的サスペンションシステムでは、これらの振動に完全に対応することはできない。具体的には、低周波数振動に対応するには、受動的サスペンション装置に高いばね剛性を与える必要がある。他方で、高いばね剛性は高周波数振動に対応できず、この場合は低いばね剛性が必要である。このように、受動的サスペンションシステムは広い帯域の振動周波数に対応できなかった。

これらの受動的サスペンション装置と組み合わせて磁力サスペンション部材を用いることが提案されている。これらの複合システムもまた、完全に満足なものとは言えなかった。さらに、これらのシステムは結果として望ましくない騒音を伴う。

磁力サスペンション要素のみに依存するサスペンション装置もある。これらのサスペンション要素は通常、吸引磁力を用いている。すなわち、鋼製のレールが具備され、かごには電磁石が具備される。電磁石は鋼製レールに吸引される。電磁石とガイドレールとはかごの各々の側に関連する。こうして、理想的な状況においては、二つの反対方向の吸引力がかごを二つのレールの間で中央に位置決めする。しかしながら実用においては、このシステムは実際は不安定である。かごが追加の横方向の力の自然の影響でどちらかの側に向かって少しでも移動したとすると、システムはたちまち不安定になる。具体的には、レールと電磁石との間の吸引力は距離の二乗の逆数に比例する。かごが二つのレールのどちらかに近づくにつれて、吸引力もまた増加する。したがって、かごがどちらかのレールに近づくと、そのレールに向かってさらにかごを引っ張る吸引力が、他方のレールに向かってかごを引っ張る吸引力に打ち勝ち始める。この形式のシステムのもう一つの問題は、可制御性が貧弱なことである。鋼製レールでかなりの電力損失および電流飽和が生じるおそれがある。さらに、レールの形状が制御可能性を困難にする。

米国特許第６，５１０，９２５号に開示されたシステムは、反発磁力に依存している。反発磁力は吸引磁力とは反対の修正を行って、かごを中央に位置決めする。

米国特許第６，５１０，９２５号に開示されたシステムは、二つのガイドレールの各々に関連する個別のかごフォロアを有する。これらのかごフォロアはバネを介してかごに接続されている。したがってかごフォロアはかごに対して自由に動くことはできず、かつ各々他方から独立である。これらの事実によって、横方向の振動を制御するのがさらに困難になり、実際には追加の横方向振動、さらには縦方向振動まで起こすおそれがある。

本発明の開示された実施例においては、一対のガイドレールの各々において、電磁石を有するかごフォロア部分がかごに関連する電磁石に対向している。かごフォロア部分とかごとの電磁石の間に反発力が発生する。電磁石は永久磁石よりも制御容易である。制御によって電磁石の磁界の強さを調整し、かくして反発力の大きさを制御することができる。従って、かごフォロア部分とかごとの両方に関連する電磁石を用いることによって、先行技術に優る利点が得られる。

他の特徴において、かつ好ましい実施例において、二つのガイドレールに関連するかごフォロア部分が互いに連結されて、単一のかごフォロアをなしている。かごフォロアはかごに対して、かごの移動軸に垂直な平面内で移動することができる。しかしながら、かごフォロアはかごとともに走行方向に沿って移動する。かごフォロアは両方のレールに沿って案内される。横方向の振動があれば、かごフォロアとかごとの間の反発力が、振動の力が緩衝または低減されることを保証する。ガイドレールとかごフォロアとの間には、より標準的なガイドを、あるいは剛性のガイドさえ、用いることができる。単一のかごフォロアという特徴は電磁石とともに用いられることが好ましいが、永久磁石とともに用いられた場合でも利点が得られる。

本発明のこれらの、あるいはその他の特徴は以下の明細書および図面から最もよく理解される。

図１は本発明の実施例によるエレベーターシステム２０を示しており、かごフォロア２２が、かごフォロアの縦方向の上下の位置、および横方向の各々の面に関連する電磁石２４を有する。本出願では、かごフォロアの横方向の面が二つのかごフォロア部分と呼ばれる。もちろん、前述のようにこれら二つの“部分”は一体に接続されているので、実際は単一のかごフォロアが存在する。電磁石２４は、エレベータかご２８に固定された電磁石２６と距離を置いて対向する関係にある。電磁石２４は、かご２８が上下に移動するときにガイドレール２５に沿って移動する。制御装置３０が各々の電磁石２４および２６と連絡しており、かくして電磁石が発生する磁界の強さを制御することができる。対向するセットになった電磁石２４および２６は反発磁力を発生し、これがかご２８を、かごフォロア２２の横方向の対向する面の間で、したがってガイドレール２５の間で、中心に位置決めする。

かごフォロア２２は水平に延びる横断部材３２を含み、これはユニバーサルジョイント３４で垂直に延びる部材３６に接続されている。電磁石２４は垂直に延びる部材３６に取り付けられている。

図２に示されるように、電磁石２４は少なくとも一つの、ガイドレール２５に沿って移動可能のガイドローラー４２と関連している。図３もまた電磁石２４および２６の配置を示している。ローラー４２は一般に当業界公知のものであってよい。

電磁石２４は、かご２８と関連する垂直に延びるバー４０に取り付けられた電磁石２６と対向している。図１に示されるように、バー４０はかご２８をガイド部材３８に連結している。横断部材３２はガイド部材３８を通って延びているが、これについては以下においてさらに説明する。

図４はガイド部材３８およびかごフォロア２２の詳細を示している。横断部材３２はガイド部材３８内のスロット４４すなわち空間を通って延びている。横断部材３２と壁５１、５３間の垂直方向の間隔との間には小さな隙間があるが、この隙間はわずかなものである。かくして横断部材３２は、したがってかごフォロア２２全体は、かご２８とともに垂直に移動する。さらにスロットはガイド部材３８内の側壁４６と４８との間に延びている。横断部材３２はガイド部材３８内で、これら二つの側壁４６と４８との間でかなり自由に移動することができる。さらに横断部材３２はスロット４４に出入する方向にも、垂直に延びる部材３６によっておおよそ画定される限界内で、自由に移動することができる。すなわち横断部材３２は、図４の斜視図が示すところではおおよそ右方かつ上方に、垂直に延びる部材３６がガイド部材３８の端壁５０に当接するまで、移動することができる。かくして、横断部材３２が、したがってかごフォロア２２が、かごに対してはおおよそ水平な平面内で、上述の限界内で移動できることは明らかである。

かごフォロア２２の動きを想像することは容易と思われるが、実際問題として、かご２８は運転中にかごフォロア２２に対して自由に移動できる、と言った方がより正確であろう。かごフォロア２２は両ガイドレール２５の間で案内されるので、電磁石２４および２６の反発磁力による調整は、かご２８をかごフォロアの両電磁石２４の間で横方向に移動させることになる。

図５は各々のレールにおける磁力ガイド構造の第一の可能な実施例を示している。図示されるように、電磁石２６は実際は一対の電磁石５２を含み、これがかごフォロア２２の電磁石５０に対向している。図から分かるように、電磁石５０と５２との間には反発磁力が働き、これがかごフォロアとかごとの間の横方向の振動の作用を低減する。かごフォロア２２はばねで付勢されたガイドローラー５４、およびばねのないガイドローラー５６を含み、これらはレール２５に沿って移動可能である。ばね付勢を含むローラーガイドの構造および動作は当業界公知のものであり、図５には非常に概略的に示されている。

図６はガイド構造の占める空間がより小さい実施例を示している。この実施例においては三つの電磁石５０がかごフォロアに関連している。ばね付勢されてもよいガイドローラー５８がガイドレール２５に沿って転動する。

本発明においては、かごとかごフォロアとに関連する電磁石の間に反発力が与えられ、かつ保持される。横方向の振動がかごフォロアまたはかごのどちらかに作用すると、反発磁力がかごを、対向するレールの間で中心に位置決めする。このようにして、横方向の振動がエレベーターかごの乗り心地の品質に影響を及ぼさないようにする。

図１に符号３０として概略的に示される制御装置は、任意の点で必要な力の大きさを検知することができ、かつ電磁石の磁界の強さを制御して反発力の大きさを制御することができる。これによって得られる利点は有用であり、電磁石の利用が先行技術の永久磁石に対する改良となる、もう一つの理由をなしている。また、制御にはかご速度や積載重量などのフィードバックが与えられてもよく、これによって速度や積載重量に基づいて反発力の大きさを適切に変化させることができる。設計者がどのように制御を変化させるかは、個々の応用によって異なるであろう。しかしながら本発明はこのような変化を可能にする方法を提供している。適切な制御を判定するために振動、速度、またはその他の変数を検知する方法は当業者の技術水準内にある。

本発明の好ましい実施例を開示したが、当業者は一定の改良が本発明の範囲内にあることを認識するであろう。したがって本発明の真の範囲および内容を判定するには請求の範囲を検討するべきである。

一つの実施例の概略図である。 図１の実施例の特徴を示す概略図である。 図２を垂直な方向から見た図である。 図１の実施例の一つの特徴の詳細図である。 図１の実施例の架装部の第一の実施例を示す図である。 架装部の第二の実施例を示す図である。

Claims (11)

1. 反対側に設けられた複数の電磁石（２６）を有するかごと、
   互いに離隔した二つのかごフォロア部分であって、各々のかごフォロア部分は、前記かごの前記電磁石のうち対応する一つと対向する電磁石（２４）を有し、前記かごフォロア部分は各々、エレベーター昇降路内のガイドレール（２５）に沿って移動するガイド構造（４２）を備えており、前記かごおよび前記かごフォロア部分の前記電磁石が相互に作用して反発力を生じ、この反発力によって前記エレベーターかごが前記かごフォロア部分の間で中心に位置決めされることを特徴とする、エレベーターシステム。
2. 前記かごフォロア部分が互いに接続されて（３２）、単一のかごフォロアとして一緒に移動することを特徴とする、請求項１記載のエレベーターシステム。
3. 前記かごは、水平平面内で前記かごフォロアに対して自由に移動することができるが、垂直方向では前記かごフォロアとともに移動するように拘束されていることを特徴とする、請求項２記載のエレベーターシステム。
4. 前記かごフォロアは、前記かごとともに移動するガイド部材（３８）に対して移動可能であり、前記かごフォロアは前記ガイド部材内のスロット（４４）を通って延びる横断部材（３２）を含み、前記ガイド部材は、前記かごが前記かごフォロアとともに前記垂直方向に移動するように拘束されることを確実にすることを特徴とする、請求項３記載のエレベーターシステム。
5. 前記かごフォロアは、実質的に垂直に延びるフレーム部材（３６）を含み、該フレーム部材はユニバーサルジョイント（３４）を介して前記横断部材（３２）に連結されていることを特徴とする、請求項４記載のエレベーターシステム。
6. 各々の前記かごフォロア部分に関連して複数の電磁石が設けられていることを特徴とする、請求項１記載のエレベーターシステム。
7. 制御システム（３０）が、前記電磁石の磁界の強さを制御し、かくして前記電磁石の反発力を制御することを特徴とする、請求項１記載のエレベーターシステム。
8. 垂直の走行経路を通って移動可能なかご（２８）と、
   二つのガイドレール（２５）に沿って移動可能なかごフォロア（２２）とを有し、前記かごフォロアは各々のガイドレールに関連する磁石（２４）を含み、前記かごフォロアの前記磁石は水平平面内で、かつ前記かごに対して、一緒に移動することができるように互いに連結されて（３２）おり、前記かごは前記かごフォロアの前記磁石と対向するように配置された磁石（２６）を含み、前記かごは水平平面内で前記かごフォロアに対して自由に移動することができるが、前記垂直の走行経路に沿って前記かごフォロアとともに移動するように実質的に拘束されており、前記かごフォロアの前記磁石と前記かごの前記磁石との間に反発磁力が存在することを特徴とする、エレベーター。
9. 前記かごフォロアは、前記かごとともに移動するガイド部材（３８）に対して移動可能であり、前記かごフォロアは前記ガイド部材内のスロット（４４）を通って延びる横断部材（３２）を含み、前記スロットに収容された横断部材は、前記かごが前記かごフォロアとともに前記垂直方向に移動するように拘束されることを確実にすることを特徴とする、請求項８記載のエレベーター。
10. 前記かごフォロアは実質的に垂直に延びるフレーム部材（３６）を含み、該フレーム部材はユニバーサルジョイント（３４）を介して前記横断部材（３２）に連結されていることを特徴とする、請求項９記載のエレベーター。
11. 前記磁石は電磁石であり、かつ制御システム（３０）を含み、該制御システムは少なくとも二つの対向する磁石の間の反発磁力を選択的に変化させ、かくしてかごフォロアに対するかごの位置を選択的に制御することを特徴とする、請求項８記載のエレベーター。

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