JP2009137691A - 永久磁石式同期電動機の速度制御装置、エレベータのドア制御装置およびエレベータのドア制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドアモータ（永久磁石式同期電動機）の速度検出用ロータリーエンコーダからの速度パルスの異常時でも、ドア開閉制御を可能にする。
【解決手段】ドアモータの速度検出用ロータリーエンコーダ３からの速度パルスφＡ，φＢの異常時、永久磁石式同期電動機２の磁極位置を検出する磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷを用いてドア速度を演算することで、ドアモータである永久磁石式同期電動機２を速度制御し、ドアの開閉制御を継続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、永久磁石式同期電動機の速度制御装置、エレベータ等のドア制御装置およびエレベータのドア制御方法に関する。

エレベータのドア制御において、ドア速度検出が不能となった場合、異常な開閉速度による乗客の安全性を考え、ドア駆動を禁止することが望ましい。しかし、このために、エレベータ内に乗客が残っている場合には、閉じ込めとなる危険性がある。

一方、特許文献１には、速度検出器の故障を検出した場合、閉じ込めを回避するため、予め、ＲＯＭに格納されている低速度指令および低トルク指令データを読み出すことで、ドアモータを、低速度および低トルクで駆動することが開示されている。

特開平５−１４７８７４号公報

特許文献１では、ドア速度検出が不能となっている場合、単に一定の低トルク指令を与えようとしても、磁極位置の検出を必要とする永久磁石式同期電動機の場合は実現が困難であった。

本発明の目的は、通常のドア速度パルスが得られない場合にも、永久磁石式同期電動機の速度制御を継続できる永久磁石式同期電動機の速度制御装置を提供することである。

また、本発明の他の目的は、永久磁石式同期電動機を駆動源とするドア制御装置において、通常のドア速度パルスが得られない場合にも、ドア開閉を制御して、安全性を確保することにある。

本発明の望ましい実施態様においては、通常の速度パルスに基づく速度検出が不能となっている場合に、磁極位置検出パルスを使用して永久磁石式同期電動機の速度を検出し、その速度制御を継続する。

本発明の望ましい実施態様においては、永久磁石式同期電動機によって駆動されるドアと、前記永久磁石式同期電動機に連結され回転角度に応じた第１のパルス列と３相の磁極位置に応じた第２のパルス列とを出力するロータリーエンコーダと、速度指令発生部と、第１のパルス列に基づいて電動機の回転速度を演算する速度演算部と、速度指令と回転速度との偏差に応じたトルク指令に基く電圧を持つとともに、第２のパルス列に基づく位相を持つ３相交流を、永久磁石式同期電動機に供給する電力変換器とを備えたドア制御装置において、ロータリーエンコーダからの第１のパルス列に基づく電動機の回転速度信号が得られなくなったとき、第２のパルス列に基き速度制御系に用いる永久磁石式同期電動機の回転速度を演算する手段を備える。

本発明の望ましい一実施形態においては、ロータリーエンコーダからの第１のパルス列に基づく電動機の回転速度信号が得られなくなったとき、磁極位置を表わす第２のパルス列に基いて速度制御系によりドア制御を行ってドアが全開した後に、ドア制御を停止する制御停止手段を備える。

本発明の望ましい実施態様によれば、速度検出器の故障時でも、永久磁石式同期電動機の制御に使用する磁極位置検出信号により電動機の速度を検出することで、その速度制御を継続させることができる。

また、本発明の望ましい実施態様によれば、速度検出器の故障時にも、永久磁石式同期電動機で駆動されるドアの開閉は継続可能であるため、ドアを開くことができ、安全性を向上させることが可能である。

本発明のその他の目的と特徴は、以下に述べる実施形態の中で明らかにする。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本発明の実施形態では、速度位置検出および磁極位置検出にはロータリーエンコーダを使用する。

図１は、本発明の一実施形態によるエレベータドア制御装置のブロック構成図である。

図１において、ドア装置１は、ドアモータ２としての永久磁石式同期電動機（ＰＭＳＭ）によって開閉駆動される。ドアモータ（ＰＭＳＭ）２を制御するため、ロータリーエンコーダ（ＲＥ）３が、ドアモータ２の回転軸に取付けられ、モータ回転速度すなわちドア速度と、モータの磁極位置とを検出している。

ロータリーエンコーダ（ＲＥ）３の速度パルスφＡ，φＢは、速度演算部４に入力され、ドア速度が演算される。一方、ロータリーエンコーダ（ＲＥ）３の磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷは、磁極位置演算部５に入力され、磁極位置が演算される。このとき、後述する電圧指令Ｖ^＊の正確な位相を求めるために、比較的疎である磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷを、比較的密である速度パルスφＡ，φＢで補間している。

本発明の一実施形態においては、速度パルスφＡ，φＢが得られないとき、磁極位置演算部５は、磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷから速度を演算する速度演算部として機能する。切り替えスイッチ６は、速度パルスφＡ，φＢの正常時と異常時とで、速度演算値として、速度パルスφＡ，φＢカラノ速度演算部４ノ出力ト、磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷからの異常時の速度演算部５の出力とを切り替えて、速度帰還値ωｄｆを得る。

速度制御部７は、ドア速度指令値ωｄ^＊と速度帰還値ωｄｆとの偏差をゼロに近づけるようにトルク指令Ｔ^＊を出力する。電流制御部８は、前記トルク指令Ｔ^＊に応じた大きさと、前記磁極位置に応じた位相とを持つ電圧指令Ｖ^＊を出力する。電力変換器９は、この電圧指令Ｖ^＊に応じた可変電圧・可変周波数の三相交流電圧を発生し、ドアモータ２を可変速駆動する。

図２は、ロータリーエンコーダ３の出力である速度パルスφＡ，φＢと、磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷの一例を示したものである。

図では、分り易くするため、破線で示すように、速度パルスφＡ，φＢの時間軸を相対的に拡大している。実際には、例えば、パルス周波数で、６０倍程度の開きがある。

したがって、速度パルスφＡ，φＢから演算したドア速度は高精度である。また、磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷから磁極位置を得て、高分解能の速度パルスφＡ，φＢで補間した磁極位置位相もまた、高精度とすることができる。一方、この速度パルスφＡ，φＢが得られない異常時の、磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷからの速度演算値は、精度は高くないが、永久磁石式同期電動機（ＰＭＳＭ）２を運転するには十分である。

図３は、本発明の一実施形態におけるドア速度演算値の時間変化を示すグラフである。正常時の速度パルスφＡ，φＢを使用して検出したドア速度ωｄｆ１と、速度パルスφＡ，φＢが得られない故障時に、磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷを使用して検出したドア速度ωｄｆ２とを示している。

正常時には、速度パルスφＡ，φＢから演算したドア速度の帰還値ωｄｆ１と、速度指令値ωｄ^＊の偏差をとり、速度制御部７により、トルク指令Ｔ^＊を得る。一方、磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷと、上記トルク指令Ｔ^＊とから、電流制御部８により電圧指令Ｖ^＊が得られ、ドアモータ（ＰＭＳＭ）２は制御される。

しかし、速度パルスφＡ，φＢが得られない場合、ドア速度の帰還値ωｄｆ１が演算不能となるので、速度パルスφＡ，φＢの代わりに磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷを用いてドア速度帰還値ωｄｆ２を演算する。この異常時のドア速度帰還値ωｄｆ２は、図３に示すように、正常時、速度パルスφＡ，φＢから演算したドア速度ωｄｆ１に比べて、低分解能であるが、ドア速度の検出は可能で、ドアモータ（ＰＭＳＭ）２の駆動制御は可能である。

図４は、本発明の一実施形態によるエレベータのドア制御装置における処理フローの例その１である。この図を参照して、エンコーダの速度パルスφＡ，φＢが得られなくなった場合の動作を説明する。

ステップＳ１において、速度パルスφＡ，φＢに異常があるか否かを判断する。異常と判断された場合、ステップＳ２において、ドア制御を停止する。

ステップＳ３では、磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷは正常か否かを判断する。正常であると判断した場合には、ステップＳ４へ進み、速度パルスφＡ，φＢから、磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷからのドア速度演算に切り替える。次に、ステップＳ５では、ドア制御を開始する。ステップＳ６では、ドアを開放制御し、ステップＳ７でドアが開ききるまで継続する。そして、ステップＳ８で、以降のドア制御を停止する。

一方、ステップＳ３で、エンコーダの磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷも異常と判断した場合には、ステップＳ８へ進み、ドア制御を停止する。

図５は、本発明の一実施形態によるエレベータのドア制御装置における処理フローの例その２である。図４の実施例においては、ステップＳ８で、以降のドア制御を停止したが、図５の実施例においては、ステップＳ９へ進み、ドア制御を継続する。この場合、ドアの開閉速度は、若干、滑らかさに欠けるものの、少なくとも保守員が到着するまで。エレベータを運休させることはない。

図６は、本発明の一実施形態によるエレベータのドア制御装置における処理フローの例その３である。図６の実施例においては、一旦、ドア開完了後、ステップＳ１０へ進み、エレベータ利用率を判定する。そして、エレベータ利用率が、所定の判定値を上回っているときだけ、ステップＳ９へ進み、ドア制御を継続する。

図７は、本発明の一実施形態によるエレベータのドア制御装置における処理フローの例その４である。この実施例においては、図６でドア制御を停止した場合に、エレベータの管制センターへドアの異常によりエレベータを運休したことを通報し、保守員の出動を促す。

本発明の一実施形態によるエレベータドア制御装置のブロック構成図である。 ロータリーエンコーダ３の出力である速度パルスφＡ，φＢと、磁極位置パルスφＵ，φＶ，φＷの一例図である。 本発明の一実施形態におけるドア速度演算値の時間変化グラフである。 本発明の一実施形態によるエレベータのドア制御装置における処理フローの例その１である。 本発明の一実施形態によるエレベータのドア制御装置における処理フローの例その２である。 本発明の一実施形態によるエレベータのドア制御装置における処理フローの例その３である。 本発明の一実施形態によるエレベータのドア制御装置における処理フローの例その４である。

符号の説明

１…ドア装置、２…ドアモータ（永久磁石式電動機ＰＭＳＭ）、３…ロータリーエンコーダ、φＡ，φＢ…速度パルス、φＵ，φＶ，φＷ…磁極位置パルス、４…速度演算部、５…磁極位置演算部、６…切り替えスイッチ、７…速度制御部、８…電流制御部、９…電力変換器。

Claims (10)

1. 永久磁石式同期電動機と、この永久磁石式同期電動機に連結され回転角度に応じた第１のパルス列と３相の磁極位置に応じた第２のパルス列とを出力するロータリーエンコーダと、速度指令発生部と、前記第１のパルス列に基づいて前記電動機の回転速度を演算する速度演算部と、前記速度指令と前記回転速度との偏差に応じたトルク指令に基く電圧を持つとともに、前記第２のパルス列に基づく位相を持つ３相交流を、前記永久磁石式同期電動機に供給する電力変換器とを備えた永久磁石式同期電動機の速度制御装置において、
   前記ロータリーエンコーダからの前記第１のパルス列に基づく前記電動機の回転速度信号が得られなくなったとき、前記第２のパルス列に基き前記速度制御系に用いる前記永久磁石式同期電動機の回転速度を演算する手段を備えたことを特徴とする永久磁石式同期電動機の速度制御装置。
2. 永久磁石式同期電動機によって駆動されるドアと、前記永久磁石式同期電動機に連結され回転角度に応じた第１のパルス列と３相の磁極位置に応じた第２のパルス列とを出力するロータリーエンコーダと、速度指令発生部と、前記第１のパルス列に基づいて前記電動機の回転速度を演算する速度演算部と、前記速度指令と前記回転速度との偏差に応じたトルク指令に基く電圧を持つとともに、前記第２のパルス列に基づく位相を持つ３相交流を、前記永久磁石式同期電動機に供給する電力変換器とを備えたドア制御装置において、
   前記ロータリーエンコーダからの前記第１のパルス列に基づく前記電動機の回転速度信号が得られなくなったとき、前記第２のパルス列に基き前記速度制御系に用いる前記永久磁石式同期電動機の回転速度を演算する手段を備えたことを特徴とするドア制御装置。
3. 永久磁石式同期電動機によって駆動されるエレベータ用ドアと、前記永久磁石式同期電動機に連結され回転角度に応じた第１のパルス列と３相の磁極位置に応じた第２のパルス列とを出力するロータリーエンコーダと、速度指令発生部と、前記第１のパルス列に基づいて前記電動機の回転速度を演算する速度演算部と、前記速度指令と前記回転速度との偏差に応じたトルク指令に基く電圧を持つとともに、前記第２のパルス列に基づく位相を持つ３相交流を、前記永久磁石式同期電動機に供給する電力変換器とを備えたエレベータのドア制御装置において、
   前記ロータリーエンコーダからの前記第１のパルス列に基づく前記電動機の回転速度信号が得られなくなったとき、前記第２のパルス列に基き前記速度制御系に用いる前記永久磁石式同期電動機の回転速度を演算する手段を備えたことを特徴とするエレベータのドア制御装置。
4. 請求項３において、前記ロータリーエンコーダからの前記第１のパルス列に基づく前記電動機の回転速度信号が得られなくなったとき、前記第２のパルス列に基いて前記速度制御系によりドア制御を行ってドアが全開した後に、ドア制御を停止する制御停止手段を備えたことを特徴とするエレベータのドア制御装置。
5. 請求項３または４において、前記前記第２のパルス列に基いて前記速度制御系によりドア制御を行ってドアが全開した後に、エレベータの利用状況が高いときはドア制御を継続し、利用状況が所定値まで低下したときにドア制御を停止する制御停止手段を備えたことを特徴とするエレベータのドア制御装置。
6. 請求項４または５において、ドア制御を停止するとき、エレベータの管制センターにドア制御の停止を知らせる通報手段を備えたことを特徴とするエレベータのドア制御装置。
7. 永久磁石式同期電動機によって駆動されるエレベータ用ドアと、前記永久磁石式同期電動機に連結され回転角度に応じた速度パルスと３相の磁極位置パルスを出力するロータリーエンコーダと、速度指令発生部と、前記速度パルスに基づいて前記電動機の回転速度を演算する速度演算部と、前記速度指令と前記回転速度との偏差に応じたトルク指令に基く電圧を持つとともに、前記磁極位置パルスに基づく位相を持つ３相交流を前記永久磁石式同期電動機に供給する電力変換器とを備えたエレベータのドア制御方法において、
   前記ロータリーエンコーダからの前記速度パルスに基づく前記電動機の回転速度信号が得られなくなったとき、前記磁極位置パルスに基き前記速度制御系に用いる前記永久磁石式同期電動機の回転速度を演算することを特徴とするエレベータのドア制御方法。
8. 請求項５において、前記ロータリーエンコーダからの前記速度パルスに基づく前記電動機の回転速度信号が得られなくなったとき、前記磁極位置パルスに基いて前記速度制御系によりドア制御を行ってドアが全開した後に、ドア制御を停止することを特徴とするエレベータのドア制御方法。
9. 請求項８において、前記磁極位置パルスに基いて前記速度制御系によりドア制御を行ってドアが全開した後に、エレベータの利用状況が高いときはドア制御を継続し、利用状況が所定値まで低下したときにドア制御を停止することを特徴とするエレベータのドア制御方法。
10. 請求項８または９において、ドア制御を停止するとき、エレベータの管制センターにドア制御の停止を通報することを特徴とするエレベータのドア制御方法。

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