JP2013537794A - エレベータ用モータの電力供給制御 - Google Patents

Abstract

例示的な電力供給アッセンブリは、バスコンデンサを有する駆動装置を備える。駆動装置の入力側に対応するスイッチは、駆動装置と電力供給装置とを選択的に接続する。インダクターは、インピーダンスを有し、該インピーダンスは、スイッチが駆動装置の入力側と電力供給装置とを接続しているときにバスコンデンサの最初の充電中にバスコンデンサに供給される電流量を制限する。制限回路部は、インダクターの共振効果を減衰する。制限回路部は、バスコンデンサの急速な充電を許容する抵抗を有する。インダクターのインピーダンスは、バスコンデンサの迅速な充電に関して、抵抗の効果よりも著しい効果を有する。制限回路部の減衰定数は、バスコンデンサの充電中にバスコンデンサの電圧を制御する。

Description

本発明は、エレベータ用モータの電力供給の制御に関する。

エレベータシステムは、種々の制御上の特徴を有する。エレベータに関する規則において要求される１つの特徴は、昇降路ドアが適切に閉じられていないときに、エレベータかごの推進に用いるモータに電力が供給されないことである。通常のエレベータシステムは、昇降路ドアがロックされていないことを示す昇降路ドアロックスイッチを有する。要求されている規則を満たすために、モータへの電力供給を遮断しなければならない他の状況がある。そのような状況が存在する場合、エレベータ駆動装置とモータとの接続は、その対応する位置においてスイッチ接点を開とすることにより切断される。スイッチ接点によりモータがエレベータ駆動装置から切断され、これにより、モータは駆動装置から電力を受けることはできない。

上記の手段に伴う１つの欠点は、駆動装置とモータとの間に相対的に高価な接点が要求されることである。さらに、定期的にスイッチ接点を検査しメンテナンスする必要があるため、コストが増加する。ドアが開のとき又はモータへの電力供給をしてはならないことを安全装置が示すときに、スイッチ接点は、駆動装置とモータとを切断しなければならない。駆動装置とモータとの間における通常のスイッチ接点の他の特徴は、各エレベータ走行の前後に機能性を確認するためのテストが必要となることである。

例示的な電力供給アッセンブリは、バスコンデンサを有する駆動装置を備える。駆動装置の入力側に対応するスイッチは、駆動装置と電力供給装置とを選択的に接続する。インダクターは、インピーダンスを有し、該インピーダンスは、スイッチが駆動装置の入力側と電力供給装置とを接続しているときにバスコンデンサの最初の充電中にバスコンデンサに供給される電流量を制限する。制限回路部は、インダクターの共振効果を減衰する。制限回路部は、バスコンデンサの急速な充電を許容する抵抗を有する。インダクターのインピーダンスは、バスコンデンサの迅速な充電に関して、抵抗の効果よりも著しい効果を有する。制限回路部の減衰定数は、バスコンデンサの充電中にバスコンデンサの電圧を制御する。

開示する実施例の種々の特徴及び利点は、以下の発明を実施するための形態により明らかになるであろう。添付の図面について、以下に簡単に説明する。

本発明の実施例により設計されたエレベータシステムの概略図。 本発明の実施例により設計された電力供給アッセンブリの概略図。

図１にエレベータシステム２０を概略的に示す。エレベータかご２２は、昇降路２４内において周知の方法で支持されている。モータ２６により、エレベータかご２２が昇降路２４内で移動する。駆動装置３０によりモータ２６が制御される。駆動装置３０は、周知の構成要素を含み、周知の技術を用いて、エレベータかご２２の移動を制御すべくモータ２６の運転を制御する。

昇降路２４は、対応する複数の乗場に複数の開口部３２を有し、これにより、乗客が所定の乗場でエレベータかご２２に乗降することができる。各開口部３２は、選択的に開閉される少なくとも１つのドア３４を有する。従来のドア位置指示器３６は、対応するドア３４が開のとき指示（指標）を送る。エレベータの規則によれば、駆動装置３０は、ドア３４が開のときはエレベータかご２２を移動させてはならない。ドア３４が開くたび、モータ２６への電力が切断される。モータ２６への電力の切断が要求される他の周知の状態も存在する。例えば、モータ２６への電力供給を停止したことを示す安全チェーン出力が周知である。

図２は、モータ２６に対する電力供給を制御するために用いられる電力制御アッセンブリ４０を概略的に示す。図示の実施例には、駆動装置３０の出力側４２からモータ２６に電力が供給されるときに制御を行うための独自の構成が含まれる。従来のエレベータシステムは、前述のように、昇降路ドア３４が開いているときは常にモータへの電力供給を遮断するスイッチ構成（図示せず）を、駆動装置３０とモータ２６との間で出力側４２に備えていた。図示の実施例は、出力側４２におけるそのようなスイッチの必要性を排除したものである。

駆動装置３０は、電力供給装置（電源）４６から電力を受ける入力側４４を有する。スイッチ４８は、駆動装置３０を電力供給装置４６に選択的に接続する。従来のエレベータシステムでは、駆動装置３０の入力側４４におけるスイッチは、駆動装置３０と電力供給装置４６との間の主要断路として用いられていた。図示の実施例では、安全装置からの指示（指標）に応じてモータ２６の電力供給を制御するためにスイッチ４８を利用する。電力からモータ２６を切り離すことが必要な状況が存在するときは、常にスイッチ４８は開となる。例えば、ドア位置指示器３６によりドア３４が開であるとの指示が与えられると、スイッチ４８は電力供給装置４６を切り離す。スイッチ４８は、電力供給装置４６からの主要断路としても使用可能である。

入力側４４は、対応するインダクタンス５０を有する。駆動装置３０はＤＣバス５２を具備する。本実施例では、ＤＣバス５２は、短パルス持続時間のため、駆動装置３０の前方端部にもたらされる著しく大きい電流増幅を許容するように、高電圧、高電流コンデンサであるコンデンサ（キャパシタ）５４を有する。図示した駆動要素５６（ダイオードとして図示したが、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を有していてもよい）は、高電流能力を有する。図には駆動装置３０の一部の構成要素のみを示している。当業者であればエレベータの駆動装置３０に含まれる他の構成要素を理解されるであろう。

例示的な実施例の一態様によると、スイッチ４８が駆動装置３０と電力供給装置４６とを切断する都度、スイッチ４８が駆動装置３０を電力供給装置４６に接続するときの通電時間（ｐｏｗｅｒ ｏｎ ｔｉｍｅ）にＤＣバス５２を再充電（チャージ）する必要がある。本実施例において用いられる方法で、入力側４４においてスイッチ４８を用いることには、エレベータかご２２が乗場に停止しドアが開であるとき、又はモータ２６への電力を遮断する必要があることを安全チェーンに関連する他の装置が示すときに、モータ２６への電力を遮断することが含まれる。スイッチ４８が入力側４４にあれば、駆動装置３０全体が電力供給装置４６から切断される。これにより、ドアが閉じられた後（又は他の安全チェーンの状態が解消された後）、エレベータかご２２が再始動する前に望ましくない遅延が生じないように、通電時間にＤＣバス５２を迅速に充電（チャージ）しなければならいという独自の課題が生じる。

図示の実施例には、通電時間における突入電流による悪影響を最小限にするため及びＤＣバス５２の充電の必要性に関連する遅延を最小限にするための独自の構成要素の構成が含まれる。電力制御アッセンブリ４０は、通電時間における駆動装置３０への電流の出力を制御する。駆動装置３０の入力側４４には制限回路部５８が設けられている。本実施例では、制限回路部５８は、抵抗素子６０を含む。１つの例示的な抵抗素子６０は、サーミスタからなる。他の例示的な抵抗素子６０は、レジスタからなる。サーミスタは、コストを所望の制限内に維持しつつ、通電時間における多量のエネルギーを吸収することができるという利点をもたらす。レジスタは、多量の流入するエネルギーに対して定格する場合に高価なものになると考えられている。

制限回路部５８は、インダクタンス５０の共振効果（すなわち、ＬＣ共振パルス）を減衰する主機能を有する。制限回路部５８の抵抗は、通電時間におけるＤＣバス５２への突入電流の著しい衝撃を受けないように十分に低いものとなるように選択される。ＤＣバス５２が通電時間において充電しているとき、インダクタンス５０のインピーダンスは、主電流制限効果を有する。これは、抵抗が電流制限要因として選択される構成と比べて独特のものである。本実施例では、抵抗は、インダクタンス５０の共振を減衰するために所望の減衰定数をもたらすように選択される。図示の実施例は、ＤＣバス５２（すなわち、バスコンデンサ）が通電時間の後、エレベータを迅速に移動させることが可能であるという要求を満たすのに十分に急速に充電することを可能に、大きな突入電流から駆動装置３０を保護し、ＤＣバス５２の充電中に過電圧状態からＤＣバス５２を保護する。

入力側４４における回路は、ＲＬＣ回路として特徴付けられ、以下の方程式による特性を有する。ω_n＝ＳＱＲＴ（１／ＬＣ）及びｄ＝（Ｒ／２）＊（ＳＱＲＴ（Ｃ／Ｌ））。本実施例では、ω_nは、固有周波数であり、ｄは、制限回路部５８の減衰定数である。

本実施例は、インダクタンス５０の共振により過度の電流がＤＣバス５２に供給され過電圧が生じる事態を防ぐため、所望の減衰効果を実現するように少なくともＣ及びＲの値を選択することを含む。減衰されない場合、ＤＣバスの電圧が所望とする値の２倍となる事態が生じる。一実施例では、構成要素の値は以下のように選択される。

Ｌの値は、通常、駆動装置３０の電力定格でスケールする。より大きな駆動部は、より小さな値のインダクタンスＬを有する。

ＤＣバス５２のキャパシタンスＣの値は、ω_n≧１０００ｒａｄ／ｓ（すなわち、固有周波数≧１６０Ｈｚ）となるように選択される。これにより、ＤＣバス５２が急速に充電され得る。一実施例では、ＤＣバス５２は、約１００ｍｓ（ミリ秒）内で完全に充電される。約１０ｍｓ（ミリ秒）内でＤＣバス５２を充電することが可能であることが望ましい。図示の実施例では、約１０ｍｓから約１００ｍｓの充電時間が許容範囲である。

この充電時間は、電源に接続されたときに駆動装置への電力を制御する従来の構成と比べて著しく短い。このような構成における充電時間は、通常、少なくとも数秒程度かかる。このような構成は、モータへの電力を切断するように安全チェーンの指示（指標）に応答して用いられるものではなかったため、迅速な応答時間を提供する必要はなかった。その替わりとして、このような構成では、前述のように、駆動装置からモータを切断していた。

制限回路部５８の抵抗Ｒは、減衰定数ｄが０．７と５の間となるように選択される。一実施例では、減衰定数ｄは、１と２の間に維持される。０．７よりも小さいｄの値をもたらすＲの値は、バスの充電中にＤＣバス電圧の著しいオーバーシュートをもたらす。５よりも大きいｄの値をもたらすＲの値は、バスの充電に要する時間を著しく増加させる。これは、バスコンデンサが大きな通常のエレベータ駆動の設計において生じ得る。

図示の実施例では、ＤＣバスのキャパシタンスは、急速に充電し、制限回路部の抵抗が充電時の電流を制限する効果が最小の間、インダクタンス５０は充電時の電流を制限するようにインピーダンスをもたらす。インダクタンス５０は、ＤＣバス５２に過電圧状態を生じさせるＬＣ共振を導入するため、制限回路部は、インダクタンス５０の共振効果を減衰させるように減衰効果をもたらす。この構成要素の値の組合せにより、安全チェーンの指示（指標）に応じてモータへの電力を切断するため入力側４４にスイッチ４８を使用しつつ、ＤＣバス５２を急速に充電する能力がもたらされる。

図示の実施例には、通電時間において抵抗素子６０を通して選択的に電流を流すための制御装置６２が含まれる。本実施例では、制御装置６２は、スイッチ６４，６６を有する継電器として機能するものであって、該スイッチ６４，６６は、駆動装置３０に到達する前に抵抗素子６０を通して電流を流すことが望ましいときに、開となる。スイッチ６４は、第１の入力端子６８に対応し、スイッチ６６は、第２の入力端子７０に対応する。本実施例では、第３の入力端子７２は、スイッチに対応していない。

制御装置６２は、スイッチ４８が電力供給装置４６と駆動装置３０とを接続する通電時間にスイッチ６４，６６を開にする。スイッチ６４，６６は、開の状態を維持し、これにより、ＤＣバス５２が充電しているときに、抵抗素子６０は所望の減衰効果をもたらす。これは、ＤＣバス５２における所望量を超える電圧を防ぐことにより、通電時間における過電圧状態に対する保護を図り、かつ通電時間における突入電流から駆動装置３０を保護する。抵抗素子６０は、入力側４４のインダクタンス５０がコンデンサ５４及びＤＣバス５２を急速に充電（チャージ）するためのプレチャージ回路（事前充電回路の）一部となることを許容し、これにより、次のエレベータの走行が開始する前にＤＣバス５２の充電に伴う遅延が減少する。

駆動装置３０の所定の状態が実現すると、ディレイスイッチ６４，６６は閉となり、電流は抵抗素子６０を迂回し、該素子を通流しなくなる。電流は、駆動装置３０に直接流れ得る。図示の実施例では、制御装置６２は、完全に充電されつつあるＤＣバス５２に応じてスイッチ６４，６６を閉じる。スイッチ４８が電力供給装置４６を次に切断するまで、スイッチ６４，６６は閉状態を維持したままとなる。

図示の実施例には、駆動装置３０が電力供給装置４６から切断されている間における、駆動装置の一部の電子機器回路等のための補助電源９０が含まれる。

図示の実施例によると、駆動装置３０とモータ２６との間におけるスイッチ接点を排除することができるため、従来のエレベータシステムデザインと比べて、省スペース化及びコスト削減が実現する。開示の実施例によると、電力制御アッセンブリのデザインを簡略化することができ、かつ駆動装置３０及びモータ２６の互いに対する配置に関してより柔軟なものとすることができる。

本開示は例示的なものに過ぎず、限定的なものではない。開示した実施例に対して、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更や修正を加えることができる。

Claims (20)

1. 駆動装置と、スイッチと、インダクターと、制限回路部と、を備える電力供給アッセンブリであって、
   駆動装置は、モータに電力を供給するための出力側及び入力側を有するとともに、バスコンデンサを備えており、
   スイッチは、駆動装置の入力側と電力供給装置とを選択的に接続するように該入力側に対応しており、
   インダクターは、インピーダンスを有し、該インピーダンスは、スイッチが駆動装置の入力側と電力供給装置とを接続しているときにバスコンデンサの最初の充電中にバスコンデンサに供給される電流量を制限し、
   制限回路部は、インダクターの共振効果を減衰するように前記入力側に対応しており、制限回路部は、バスコンデンサの急速な充電を許容する抵抗を有し、インダクターのインピーダンスは、バスコンデンサの迅速な充電に関して、抵抗の効果よりも著しい効果を有し、制限回路部の減衰定数は、減衰定数がバスコンデンサの充電中にバスコンデンサの電圧を制御するように、バスコンデンサのキャパシタンス、インダクターのインダクタンス及び前記抵抗の関係に基づいていることを特徴とする電力供給アッセンブリ。
2. 抵抗により、約１００ミリ秒内でのバスコンデンサの充電が可能となることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
3. 抵抗により、約１０ミリ秒内でのバスコンデンサの充電が可能となることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
4. キャパシタンスは、１６０Ｈｚより大きい前記アッセンブリの固有周波数をもたらす値を有し、固有周波数は、キャパシタンスとインダクタンスとの関係に基づくことを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
5. 抵抗は、０．７と５．０の間の減衰定数を構成するように選択されることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
6. 減衰定数が１と２の間であることを特徴とする請求項５に記載のアッセンブリ。
7. 減衰定数（ｄ）は、ｄ＝（Ｒ／２）＊（ＳＱＲＴ（Ｃ／Ｌ））で示す、バスコンデンサのキャパシタンス（Ｃ）、インダクタンス（Ｌ）及び抵抗（Ｒ）によって画定されることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
8. エレベータ駆動装置の所定の状態が実現し、入力側が電力供給装置に接続されると、制限回路部が迂回され、電流が制限回路部を通って流れないことを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
9. 前記所定の状態は、バスコンデンサが完全に充電された状態であることを特徴とする請求項８に記載のアッセンブリ。
10. 制限回路部は、抵抗器からなることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
11. 制限回路部は、サーミスタからなることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
12. スイッチが駆動装置と電力供給装置とを接続するときに所望量を超える電圧が駆動装置に供給されることを防ぐように、制限回路部が構成されることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
13. 電流が制限回路部を通るか否かを制御する制限回路部に対応する制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
14. 前記入力側は、第１の入力端子、第２の入力端子及び第３の入力端子からなる３つの入力端子を含み、制限回路部は、バスコンデンサの充電中に第１の入力端子のエネルギーを吸収するように第１の入力端子に対応しており、第２の入力端子は、バスコンデンサが充電しているときに開回路の構成を有し、第３の入力端子は、バスコンデンサが充電しているときは遮断されないことを特徴とする請求項１に記載のアッセンブリ。
15. モータへの電力供給を制御する方法であって、
    駆動装置の出力側を通してモータへ電力を供給するため、駆動装置の入力側と電力供給装置とを選択的に接続するステップと、
    駆動装置が電力供給装置に接続されている通電時間の間に駆動装置のバスコンデンサを充電するステップと、
    通電時間中にインダクターのインピーダンスを用いて、駆動装置の入力側において電流の流れを制限するステップと、
    制限回路部を用いてインダクターの共振効果を減衰するステップと、
    を含み、
    制限回路部は、バスコンデンサの急速な充電を許容する抵抗を有し、インダクターのインピーダンスは、バスコンデンサの迅速な充電に関して、抵抗の効果よりも著しい効果を有し、制限回路部の減衰定数は、減衰定数がバスコンデンサの充電中にバスコンデンサの電圧を制御するように、バスコンデンサのキャパシタンス、インダクターのインダクタンス及び前記抵抗の関係に基づいていることを特徴とする方法。
16. 約１００ミリ秒内でバスコンデンサを完全に充電するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 約１０ミリ秒内でバスコンデンサを完全に充電するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
18. キャパシタンスは、１６０Ｈｚより大きい前記アッセンブリの固有周波数をもたらす値を有し、固有周波数は、キャパシタンスとインダクタンスとの関係に基づくことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
19. 抵抗は、０．７と５．０の間の減衰定数を構成するように選択されることを特徴とすることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
20. 減衰定数が１と２の間のであることを特徴とする請求項１９に記載の方法。

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