JP2010519153A - 電磁石およびエレベータドア連結装置 - Google Patents

Abstract

電磁連結装置は、電磁石およびベーンを備える。電磁石は、複数の極を有するコアを備え、複数の極は、少なくとも４つの極からなる。導電性の巻線は、第１の極を巻線する第１の部分と、第２の極を巻線する第２の部分と、を有する。巻線は、選択的に電磁石およびベーンを磁気的に連結するように選択的に励磁され、電磁石およびベーンをともに所望の方向に移動させる。

Description

本発明は、電磁石およびエレベータドア連結装置に関する。

エレベータは、通常、建物の昇降路を通って異なる階の間を垂直方向に移動するかごを備える。各階つまり乗場には、一組の昇降路ドアが配設されており、エレベータかごが乗場に位置していない場合に、この昇降路ドアによって昇降路が閉鎖される。かごが乗場に到着すると、昇降路ドアはかごドアと共に開いて、かごへの乗降が可能となる。昇降路ドアとかごドアとを開閉するために、昇降路およびかごドアを適切に連結させることが必要である。

従来装置には、通常、複数の機能を１つの装置に統合するドアインタロック機構が含まれる。インタロック機構は、昇降路ドアをロックし、昇降路ドアがロックされていることを検知して、ドアを開くために昇降路ドアとかごドアを連結させる。複数の機能を統合することによって材料費を抑えることができるが、従来装置では深刻な設計上の問題が生じる。例えば、ロック機能および検知機能は、安全基準を満たすように正確でなければならない。他方、連結機能は、昇降路ドアに対するかごドアの位置のばらつきに対応するように、十分な許容公差を必要とする。通常、上記機能は１つの装置に統合されるが、前述のような相反する設計上の問題が常に生じる。

従来のドア連結器は、かごドアに設けられたベーンと、昇降路ドアに設けられた一対のローラと、を備える。ローラ間にベーンが受容されて、昇降路ドアおよびかごドアが対向する２つの方向（すなわち、開放および閉鎖方向）に移動する。このような従来の装置に共通する問題は、かごドアのベーンと昇降路ドアのローラとの間の整列を正確に制御しなければならないことである。この問題によって取付け時の労力および費用が増加する。さらに、将来的な位置関係の不良によってメンテナンスやコールバック（回収）などが必要になる可能性がある。

エレベータドアシステムの構成部材は、エレベータのメンテナンス要求の約５０％およびコールバックの約３０％を占めると考えられている。ドアシステムの故障によるコールバックの約半分がインタロック機構の機能に関するものである。

従来装置の複雑さを排除しつつ、かごドアと昇降路ドアとの間における信頼性の高い連結を実現し、かつメンテナンスの必要性を低減させるより信頼性の高い機構をもたらす改良された装置が業界内で必要とされている。１つの提案として、機械的な構成要素を電磁的な構成要素に交換することが挙げられる。電磁的な装置の例が、以下の特許文献１〜４に開示されている。

米国特許第６，０７０，７００号明細書 米国特許第５，４８７，４４９号明細書 米国特許第５，１７４，４１７号明細書 米国特許第１，３４４，４３０号明細書

新しいエレベータドア連結器の設計者に直面する深刻な問題は、機械的あるいは電磁的な装置にかかわらず、基準によって規定された密な寸法制約内に全体構造を適応させなければならないことである。例えば、エレベータドア連結器の構成では、かごドアの敷居と、昇降路ドアの連結器構成部材との間に６．５ｍｍの最小クリアランスを維持しなければならない。同時に、昇降路ドアの敷居と、かごの連結器構成部材との間に６．５ｍｍの最小クリアランスを維持しなければならない。通常のかごドアの敷居と、通常の昇降路ドア敷居との間の全ギャップは、約２５ｍｍ（１インチ）である。そのような寸法制約により、エレベータドア連結器として利用可能な構成部材の種類が限定されてしまい、ドア間における所望の連結を維持する十分な引力を生じさせる電磁的な連結器を実現することが特に困難となる。したがって、エレベータドア連結器の技術を実行するために構成部材の効果的な配置が必要となる。

例示的な電磁連結器は、電磁石と、この電磁石に対して選択的かつ磁気的に連結されるベーンと、を備える。電磁石は、複数の極を有する強磁性体コアを備え、複数の極は、少なくとも４つの極からなる。さらに、電磁石は、導電性の巻線を含み、該巻線は、第１の極を巻線する第１の部分と、第２の極を巻線する第２の部分と、を有する。巻線が選択的に励磁されて、選択的にベーンおよび電磁石が磁気的に連結されて、ベーンおよび電磁石が共に所望の方向に移動可能となる。

開示する実施例の種々の特徴および利点が、以下の発明を実施するための形態から当業者に明らかになるであろう。発明を実施するための形態に付随する図面について以下に簡単に説明する。

エレベータシステムの一部を示す概略図。 例示的な連結装置の作動を示す概略図。 例示的な電磁石の配列を示す概略図。 例示的な電磁石の配列を示す概略図。 例示的なコアを概略的に示す正面図。 例示的な巻線構成を示す概略図。 例示的なモジュールコアを示す概略図。 他の例示的なコアを示す概略図。

図１は、独自のドア連結器を有するエレベータドアアッセンブリ２０を概略的に示している。エレベータかご２２は、例えば、昇降路を移動するかごに支持されたかごドア２４を備える。例えば、かご２２が適切な垂直位置に達すると、乗場においてかごドア２４と昇降路ドア２６とが整列する。

図示した実施例には、かご２２が乗場に適切に位置したときにかごドア２４および昇降路ドア２６を共に移動させるドア連結器が含まれる。本実施例では、ドア連結器は、少なくとも１つのかごドア２４に対応する電磁石３０を備える。少なくとも１つの昇降路ドア２６は、電磁石３０と協働する対応のベーン３２を備えており、これにより、昇降路ドア２６とかごドア２４が共に所望のように移動する。

図示した実施例では、電磁石３０は、ドアハンガ３４に支持されており、このドアハンガ３４は、対応するドアの重量を支持しかつドアの移動を促進するようにトラック３６と協働する。本実施例では、ベーン３２は、昇降路のドアハンガ３８に支持される。

図２に図示するように、エレベータかご２２が適切な乗場に位置する際に電磁石３０が選択的に励磁されると、電磁石３０およびベーン３２が磁気的に連結される。この磁気的な連結に伴う十分な引力により、概略的に矢印４０で示すように、電磁石３０およびベーン３２が共に移動し、したがって、かごドア２４および昇降路ドア２６が所望のように共に移動する。矢印４０は、開放位置と閉鎖位置との間のドアの移動を示している。

エレベータドア連結器構造の密な寸法制約により、スリット４６，４８間のスペースが制限される。図示した実施例は、独自の電磁石３０を含み、この電磁石３０により、電磁石３０とベーン３２とを連結するのに十分な引力および磁気力がもたらされ、これにより、エレベータドア２４および昇降路ドア２６が適切に連結されて共に移動する。

図３Ａ，図３Ｂ，図４から分かるように、例示的な電磁石３０はコア５０を含む。いくつかの実施例では、コア５０は、鋼または焼結パウダーなどの強磁性物質を用いて形成される。一実施例では、コア５０は単一の部材片（ピース）からなる。他の実施例では、コア５０は、積層された複数の部材片からなる。例示的なコア５０は、コア５０の一つの側に沿ったブリッジ部５２を有する。このブリッジ部５２によって、複数の極５４が各々互いに離間して支持される。

少なくとも１つの巻線６０は、少なくともいくつかの極５４を実質的に巻線する複数の（巻線）部分６２を含む。図３Ａ，３Ｂの実施例では、各極５４は、極を巻線している巻線部分６２を含む。他の実施例では、最も外側の極５４は、極の周囲に巻線部分６２を含まない。

図３Ａ，３Ｂの実施例には、少なくともいくつかの電磁石３０の側に沿ってカプセル化をもたらす非磁性フレーム７０が含まれる。非磁性フレーム７０は、概略的に図示したように極５４を露出した状態に維持する。図示した非磁性フレーム７０の１つの特徴は、非磁性フレーム７０が電磁石３０のポッティング（ｐｏｔｔｉｎｇ）をもたらすことである。そのようなカプセル化によって、巻線６０、コア３０および周囲環境の間の伝熱が促進される。同時に、カプセル化によって、例えば、電磁石３０への電流が遮断された場合に過電圧に耐え得るように、絶縁システムが強化される。

図示した電磁石３０は、少なくとも４つの極５４からなる複数の極５４を備える。そのような構成は、いくつかの利点をもたらす。ひとつの利点としては、電磁石を非常に小型、特に、非常に薄くすることできるため、この電磁石３０をエレベータシステムの密な寸法制約に適合させることができ、したがって、効果的なドア連結器として電磁石３０を使用することができる。少なくとも４つの極を設けることによって、電磁石を小型としながらも、十分な磁気的引力をもたらすことができ、これにより、信頼性の高いドア移動時の連結を実現することができる。

極３４を巻線する巻線部分６２を含むことにより、各巻線部分６２の全ての側が、電磁石３０およびベーン３２を磁気的に連結するために用いられる磁束および引力を生成することに関与する。複数の極５４および複数の巻線部分６２を有することにより、要求される導線の量が減少する。巻線部分６２が薄く維持されている箇所において、巻線６０からの伝熱が向上する。極間の表面積が相対的に小さいため、磁束の漏れが減少する。図示した実施例では、例えば、電磁石の極と、エレベータドアに対応する鋼製のドアハンガとの間に生じ得る磁束の漏れを回避する。さらに、電磁石３０を形成するために利用される金属材料の量が相対的に少ないために、電磁石３０を相対的に軽量にすることができる。

極の数は、特定の構成に応じて選択される。当業者であれば、特定の要求を満たすように、極の数および電磁石３０の構成部材の大きさを適切に選択することができるであろう。通常、閉ループ（例えば、Ｎ極からＳ極）を得るために偶数個の極を有することが望ましい。一実施例では、巻線部分６２間のスペースは、電磁石３０の性能を低下させることなく、できる限り小さく維持される。望ましくない磁束の漏れを生じさせない最小のスペースが好ましく、これにより、巻線６０を励磁することによって生じる磁束を、電磁石３０とベーン３２とを連結する磁気的な引力のためにできる限り多く使用することができる。

図３Ｂから分かるように、図示した実施例では、全ての極５４は、直線Ｌに沿って互いに平行をなして整列している。ブリッジ部５２から離間した極５４の末端部は、他の全ての極５４の端部とともに共通の平面Ｐ上に整列するように配置される（図４の実施例）。極５４の端部は、電磁石３０が取付けられたときベーン３２に面するように配向される。電磁石３０の長さ（例えば、図３Ｂにおける上部から底部まで）は、特定の構成に対して選択される極５４の数および大きさに応じて決定される。電磁石３０の幅（例えば、図３Ｂにおける右から左まで）は、例えば、１１ｍｍ程度であり、これにより、電磁石３０がエレベータドアシステムに伴う寸法制約に適合する十分な薄さとなる。

図３Ａは、コントローラ７２を概略的に図示しており、コントローラ７２は、電磁石の作用を制御するために巻線６０の励磁を制御する。一実施例では、コントローラ７２は、電磁石３０とベーン３２との間の初期の磁気的な連結の間、第１の出力レベルを用いて巻線６０を選択的に励磁する。相対的に低い励磁レベルを用いることによって、例えば、電磁石３０とベーン３２との間の磁気的連結に伴う衝突音を低減させるように引力が制御される。さらに、初期の連結時に相対的に低い引力を用いることにより、例えば、かごの乗降に対応する乗場におけるエレベータかごの再床合わせ（リレベリング）の際における電磁石３０とベーン３２との間の接触領域の摩耗が減少する。

一実施例では、初期の連結が確立すると、コントローラ７２は、高い磁気的引力（例えば、より多くの磁束）を生じさせるように、高出力である第２の出力レベルを用いて巻線６０を励磁して、電磁石３０とベーン３２との間に所望の連結を維持して、エレベータかごドア２４および昇降路ドア２６を所望のように共に移動させる。

いくつかの実施例では、各巻線部分６２は、コントローラ７２によって個々に励磁される独立したコイルを有する。そのような実施例では、コントローラ７２は、電磁石３０とベーン３２との間の磁気的連結を確立する初期状態時に、少なくとも選択された１つの巻線部分６２だけを選択的に励磁する。励磁する巻線部分６２の数を選択することによって、コントローラ７２は、電磁石３０により生じる磁気的な引力を選択的に変更する。

図５は、一実施例の構成を概略的に図示しており、本実施例では、巻線６０が複数の独立した巻線部分６２を有しており、各極５４は、巻線部分６２を有する巻線をそれぞれ含んでいる。図５の実施例では、巻線部分６２の各々は、２つの端部つまりリード８０，８２を有する。一方のリード８０Ａは、第１の巻線部分６２の始端をなすリードであり、他方のリード８２Ａは、この巻線部分の端部をなす。図５の実施例では、各巻線部分６２は、リード８２Ａが隣接する巻線部分のリード８２Ｂと電気的に連結されるように直列で接続されている。次いで、リード８０Ｂは、リード８０Ｃと電気的に連結され、その後、適切な電力源に接続される最終端部８２Ｎに至るまで同様の連結が繰り替えされ、これにより、コントローラ７２が励磁を制御する。いくつかの実施例では、個々の巻線部分６２を直列に接続することは、電力消費および温度の増加をもたらすコイル間電流を最小にするため望ましい。他の実施例では、前述のように、いくつかの巻線部分を選択的に励磁するために、巻線部分６２の端部つまりリード８０，８２間で並列の接続がなされる。巻線部分６２間における並列の電気的連結における他の利点は、１つの巻線部分６２が機能しない場合でも、他の巻線を使用することができ、磁束を発生させて電磁石３０とベーン３２とを連結する引力を生じさせることができることである。

図４の実施例は、単一の部材片からなるコア５０を図示している。他の実施例では、複数の部材片からなるモジュール式のコアが使用される。図６の実施例では、複数のコア片９０を有するコア５０が用いられ、各コア片は、２つの極部分５４を有する。図示するように、コア片９０を互いに接続するため、複数のコネクタ９２が用いられる。本実施例では、コネクタ９２は、外面にねじが切られたねじ付き部材からなり、該部材は、コア片９０における内面にねじが切られたねじ付きリセス９４に受容される。一実施例では、ねじ付き部材９２は、１つのリセス９４内に螺入され、次いで、ねじ付き部材（コネクタ）９２の残りの部分に、隣接するコア片９０が係合する。所望の数のコア片９０が互いに接続されるまで、上記のプロセスが繰り返される。

図６の実施例では、図示するように、複数の隣接するコア片９０の極部分が互いに直接的に隣接することにより、１つのコア片９０の極部分と隣接するコア片９０の極部分とが協働して単一の極５４を形成している。

図７は、コア片９０がスペーサ部材９６によって互いに接続される他の実施例を示しており、スペーサ部材９６は、極部分間のスペースを維持するようにコア片の間に配設される。本実施例では、各コア片９０の極部分は、それぞれ独立した極５４を構成する。

図６，７に概略的に示したモジュール式の構成の利点は、例えば、電磁石３０の大きさを容易にかつ経済的な方法でカスタマイズすることができることである。所望の数のコア片９０を互いに組み付けることにより、所望の数の極５４を形成することができる。次いで、各極５４上に個々の巻線部分６２を配置することができる。別の実施例として、端部８０，８２を有する巻線部分６２をあらかじめコア片９０に配置した後、直列または並列に接続してもよい。

開示した実施例は、いくつもの利点を有しており、例えば、従来に比べて機械的な構成部品の数が減少しているため、ドアロック連結機構やセンサに関するメンテナンスやコールバック（回収）が減少する。さらに、開示した実施例によって、機械的なドア連結器と比べてハードウエアのコストが削減される。一実施例では、従来の構成に比べて、約３０％コストを削減することができる。開示した実施例における電磁的な連結によって、エレベータシステムの取付時における取付け時間および現場での調節時間を減少することができる。電磁石３０およびベーン３２の配置の許容公差が従来の機械的な装置よりも大きいため、出荷時設定で電磁石３０およびベーン３２をドア部材に取り付けることができる。ドアは現場で取付けられ、電磁石３０とベーン３２との間での所望の相互作用を実現するように、現場での調節を必要とせずにエレベータシステムを使用することができる。

開示した実施例は、エレベータかごドアと昇降路ドアとの間のスペースに十分に適合するように構成される。同時に、開示した実施例では、高い磁気的引力をもたらすため、共に移動するドアにおける信頼性の高い連結が実現する。さらに、前述のように、複数の極および巻線部分を用いることにより、発生する温度が低下し、かつ消費電力が減少する。

上記の記載は例示的なものであり、限定的なものではない。当業者であれば、本発明の本質から逸脱することなく開示した実施例に対して種々の変更および修正がなされることを理解されるであろう。本発明に付与される法的保護の範囲は、以下の特許請求の範囲を検討することにより決定される。

Claims (20)

1. ベーンおよび電磁石を備える電磁連結装置であって、
   前記電磁石は、複数の極を有するコアと、導電性の巻線と、を備え、
   前記複数の極は、少なくとも４つの極からなり、
   前記巻線は、第１の極を巻線する第１の巻線部分と、第２の極を巻線する第２の巻線部分と、を有し、
   前記巻線は、選択的に前記ベーンと前記電磁石とを磁気的に連結するように選択的に励磁され、これにより、前記ベーンおよび前記電磁石が共に所望の方向に移動可能となることを特徴とする電磁連結装置。
2. 各極は、対応する巻線部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の電磁連結装置。
3. 前記コアは、単一のコア片本体部を有し、この本体部は、コアの１つの側に沿ったブリッジを有し、
   各極は、ブリッジに隣接する端部と、ブリッジから離間しかつベーンに面する遠位端部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁連結装置。
4. コアは、複数のコア片を含み、各コア片は、少なくとも２つの極と、極の一方の端部に近接するブリッジと、を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁連結装置。
5. 前記コアは、２つのコア片の間に配設され、該コア片を互いに保持するコネクタを備えることを特徴とする請求項４に記載の電磁連結装置。
6. 前記コネクタは、ねじ付き部材からなり、該部材は、対応する各コア片のねじ付きリセス内に少なくとも部分的に受容されることを特徴とする請求項５に記載の電磁連結装置。
7. 前記コア片は、一方のコア片の極が他方のコア片の極に直接的に隣接するように互いに対して配設され、これにより、これらの直接的に隣接する極がコアの単一の極として機能することを特徴とする請求項５に記載の電磁連結装置。
8. 前記コネクタは、一方のコア片の極と、隣接する他方のコア片の極との間にスペースが生じるようにコア片の間に受容されるスペーサを備えることを特徴とする請求項５に記載の電磁連結装置。
9. 各巻線部分の複数の側が電磁石とベーンを磁気的に連結する磁束および磁気的引力を生成するように、極は実質的に直線上に整列し、巻線部分は対応する極を巻線することを特徴とする請求項１に記載の電磁連結装置。
10. ベーンから離間した、コアの少なくとも１つの側に沿った非磁気的なフレームを備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁連結装置。
11. 各極は、ベーンの方向に面する端部を有しており、各極の端部は、少なくとも部分的に、全ての他の端部とともに共通の平面内に位置することを特徴とする請求項１に記載の電磁連結装置。
12. 全ての極の端部が前記共通の平面内で直線上に整列することを特徴とする請求項１１に記載の電磁連結装置。
13. 前記巻線は複数の巻線からなり、これにより、巻線部分の各々が第１および第２の端部を有する個々の巻線からなることを特徴とする請求項１に記載の電磁連結装置。
14. 個々の巻線が互いに並列をなすように、個々の巻線の端部は互いに電気的に連結されることを特徴とする請求項１３に記載の電磁連結装置。
15. 個々の巻線が互いに直列をなすように、個々の巻線の端部は互いに電気的に連結されることを特徴とする請求項１３に記載の電磁連結装置。
16. 各巻線部分の複数の側が対応する極の外側に位置するように、巻線部分は対応する極を少なくとも部分的に巻線し、各巻線部分の複数の側の各々が、電磁石およびベーンを磁気的に連結する磁束の生成に作用することを特徴とする請求項１に記載の電磁連結装置。
17. 巻線に生じる電気エネルギー量を制御し、コアおよびベーンを磁気的に連結する引力を制御するコントローラを備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁連結装置。
18. 前記コントローラは、少なくとも１つの選択された巻線部分だけを選択的に励磁し、少なくとも１つの他の巻線部分を励磁せず、電磁石とベーンとの磁気的な連結を開始し、
    電磁石とベーンとの間の相対的により強力な磁気的連結を形成するように、前記少なくとも１つの他の巻線部分を選択的に励磁することを特徴とする請求項１７に記載の電磁連結装置。
19. 前記コントローラは、巻線を第１のレベルで選択的に励磁して、初期の磁気的引力を生じさせ、電磁石とベーンとの磁気的な連結を開始し、
    電磁石とベーンとの間の相対的により強力な磁気的連結を形成するように、より高い第２のレベルで巻線を選択的に励磁することを特徴とする請求項１に記載の電磁連結装置。
20. エレベータかごドアと、昇降路ドアと、を備え、
    エレベータかごドアおよび昇降路ドアの一方に電磁石が支持され、エレベータかごドアおよび昇降路ドアの他方にベーンが支持され、
    電磁石とベーンとの間における磁気的な連結は、エレベータかごドアおよび昇降路ドアを対応させて、かごドアおよび昇降路ドアをともに移動させるように作用することを特徴とする請求項１に記載の電磁連結装置。

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