JP2016141564A - エレベータ制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】エレベータのドアを駆動する永久磁石同期電動機41に電流を流すドア制御部45は、電流制御のために必要な磁極位置の認識をどういう時に更新すべきか。
【解決手段】ドア制御部45にドア開閉を指令するエレベータ制御装置5は、エレベータが非給電状態から給電状態に切換ったと検出した時や、ドア開を指令しても全開とはならない時や、ドア閉を指令しても全閉とはならない時に、磁極位置の認識がずれている可能性があるので、認識を更新するための磁極位置推定制御を実施するようドア制御部45に指令する。
【選択図】図9

Description

本発明は、エレベータのドアを開閉駆動する電動機の制御を中心とした、エレベータの制御に係るシステムを対象とする。
エレベータのかごを昇降駆動する電動機として、永久磁石を備えた回転子と電機子巻線を備えた固定子を有する永久磁石同期電動機を採用した例が、特許文献1に記載されている。
その電動機の制御としてはベクトル制御方式を採り、電流指令値として3要素(一次周波数角、d軸電流指令値、q軸電流指令値)を指令するとしている。そのうち一次周波数角については、電動機の磁極軸位置を計測して定めるが、その計測が何らかの原因でうまく行かず、一次周波数角と磁極軸位置の間にずれが生じた場合には、磁極軸推定制御を起動するという技術が提示されている。
そして、この磁極軸推定制御をどういうときに起動するかという起動条件について、特許文献1ではエレベータの異常検出やエレベータ制御電源の立上げを挙げており、異常検出や制御電源立上げが生じた場合には、その前段階で一次周波数角と磁極軸位置の間にずれが生じている可能性を想定していると考えられる。
なお以下の記述では、磁極軸推定制御の用語に代えて磁極位置推定制御を使用する。また、一次周波数角、d軸電流指令値、q軸電流指令値についてもそれぞれ、d軸電流の位相、d軸電流の振幅、q軸電流の振幅と称することにする。
特開2000−191248号公報
特許文献1のような、かごを昇降駆動する電動機ではなく、ドアを開閉駆動する電動機として永久磁石同期電動機を採用するとした場合にも、磁極位置推定制御をする必要がある。その場合、磁極位置推定制御の起動条件としてどういう条件を設定するかは、ドア開閉用の電動機に特有の考慮が必要になると考えられる。
そこで、ドア開閉用の永久磁石同期電動機に対する磁極位置推定制御としてどのような起動条件とすべきかを考察し、その条件によって的確に磁極位置推定制御を実施するエレベータ制御システムをどのように構成するかを発明課題とする。
本発明のエレベータ制御システムは、永久磁石を備えた回転子及び電機子巻線を備えた固定子を有し、その回転子が回転することによってエレベータのドアを開閉駆動する永久磁石同期電動機と、前記ドアを開ける方向や閉める方向に前記回転子を回転させるために前記電機子巻線に電流を流すドア制御部と、前記ドア制御部に対して前記ドアを開けるための戸開指令および前記ドアを閉めるための戸閉指令を出すエレベータ制御装置を備える。以上の構成を共通とする第一の態様と第二の態様がある。
第一の態様では、前記エレベータ制御装置は、エレベータが給電されていない状態から給電されている状態に切換ったと検出した場合、前記永久磁石の磁極位置の認識を更新するための磁極位置推定制御を実施するよう前記ドア制御部に指令することを特徴とする。また第二の態様では、前記エレベータ制御装置は、前記戸開指令を出しても前記ドアが全開位置にならないと検出した場合、または前記戸閉指令を出しても前記ドアが全閉位置にならないと検出した場合、前記永久磁石の磁極位置の認識を更新するための磁極位置推定制御を実施するよう前記ドア制御部に指令することを特徴とする。
本発明のエレベータ制御システムによれば、エレベータが給電されていない状態において何らかの原因で回転子が回転してしまった場合には、回転子の磁極の位置変動をドア制御部が認識できないので、給電されている状態に切り換わるのをエレベータ制御装置が検出してからドア制御部に磁極位置の認識更新を指令することによって、その後ドア制御部は電動機を的確に制御することができる。また、ドアを戸開させて全開位置にしたり、戸閉させて全閉位置にしたりしようとするのに、そうならない場合、エレベータ制御装置がドア制御部に磁極位置の認識更新を指令することによって、その後のドア制御部が電動機を制御したときにドアが全開位置や全閉位置となるようにできる可能性が出てくる。
本実施形態に係るエレベータの断面平面図である。かごドア3と乗場ドア1の存在と配置、互いに係合している状態を示している。なお、サイドオープンタイプのドアである。 同エレベータにおけるかご全体をかごの外側から見た全体外観図である。図1で示したかごドア3に関連して、永久磁石同期電動機41の駆動力がかごドア3に伝わる機構を示している。 同エレベータにおける自閉装置を昇降路側から見た要部拡大図である。図1で示した乗場ドア1に関連して、乗場ドア1を付勢する自閉装置14を中心とした部位を特に示している。 かごドア3に関連して、図2では示していなかった終端保持装置38を示した図である。 図4のガイドレール38e右端の傾斜部38gを中心に要部を拡大した図である。そして戸閉保持状態にある場合を示している。 図5のような戸閉保持状態ではなく、保持解除状態にある場合を示している。 図4〜6を踏まえて、かごドア3が閉保持ゾーンZ1や開保持ゾーンZ2に位置するときには、終端保持装置38が作用し、保持解除ゾーンZ3に位置するときには作用しない様子を図示している。 (a)は、かごドアが全開位置の付近にも全閉位置の付近にも位置しない場合における、自閉装置の自閉力の伝達経路を説明する模式図である。(b)は、かごドアが全開位置の付近若しくは全閉位置の付近に位置する場合における、終端保持装置の保持力と自閉装置の自閉力の伝達経路を説明する模式図である。 同エレベータにおけるドア制御部の制御ブロック図である。 ドア制御部が実施する磁極位置推定制御において、3つのフェーズが遷移するフローを示す図である。 磁極位置確認フェーズにおける磁極位置推定部の挙動を示すシーケンスチャートである。 保持ゾーン脱出フェーズにおける磁極位置推定部の挙動を示すシーケンスチャートである。 磁極位置ズレ計測フェーズにおける磁極位置推定部の挙動を示すシーケンスチャートである。 図2のようなサイドオープンタイプではなく、センターオープンタイプである場合のエレベータの正面図である。
本発明に係るエレベータのドア制御システムについて、一つの実施形態を以下に述べる。まずは、「図面の簡単な説明」の項で述べた図1ないし図8の説明を踏まえつつ、かごドア3や乗場ドア1と、ドア開閉装置4と、自閉装置14と、終端保持装置38のそれぞれについて述べると共に、お互いの間の関係について述べる。
<かごドアと乗場ドアの連動>
図1に示すように、乗場に面して乗場ドア1が設けられ、かご2にかごドア3が設けられている。かごドア3には、乗場ドア1側に突出する係合部31が設けられる。乗場ドア1には、かごドア3側に突出する被係合部11が設けられる。かご2が乗場の位置に到着すると、係合部31と被係合部11とが係合するので、かご2側に設けられたドア開閉装置4によってかごドア3が開くと、連動して乗場ドア1も開く。その後ドア開閉装置4によってかごドア3が閉まると、連動して乗場ドア1も閉まる。
<ドア開閉装置によるかごドアの駆動>
図2を参照しつつ、ドア開閉装置4を構成する永久磁石同期電動機41の駆動力がかごドア3に伝達される機構について説明する。
まずは、ドア開閉装置4が備える永久磁石同期電動機41と、駆動プーリ42と、従動プーリ43と、駆動ベルト44について以下に述べる。なお、ドア開閉装置4が備えている全閉位置検出部39aや全開位置検出部39bについては、終端保持装置38の説明箇所で説明する。また、ドア開閉装置4が備えるドア制御部45やエンコーダ46については、終端保持装置38の説明箇所の後で説明する。
永久磁石同期電動機41は、永久磁石を備えた回転子と電機子巻線を備えた固定子とを有し、上部フレーム21の正面の一端側に配置されている。回転子の駆動軸には駆動プーリ42が直結されている(ダイレクトドライブと称する)。従動プーリ43は、上部フレーム21の正面の他端側に取り付けられている。駆動ベルト44は、駆動プーリ42及び従動プーリ43の間に巻き掛けられている。このような構成により、永久磁石同期電動機41の駆動軸が回転すれば駆動ベルト44が循環する。
本実施形態に係るエレベータは、図2に示すように、かご2の出入口が一方の端から開く、いわゆるサイドオープンタイプのエレベータであり、一対のかごドア3fとかごドア3sとが同じ方向に移動し、かごドア3fがかごドア3sよりも多く移動する構造となっている(かごドア3fは、移動量が多い、即ち移動速度が速いということで“ファストドア”と称し、かごドア3sは、移動量が少ない、即ち移動速度が遅いということで“スロードア”と称する)。
かごドア3fは、ドアハンガ32fを介してドアレール33fに吊り下げられている。ドアハンガ32fには一対のローラ34f,34fが取り付けられ、これらはドアレール33f上に載置されている。同様にかごドア3sもドアハンガ32sを介してドアレール33sに吊り下げられている。ドアハンガ32sには一対のローラ34s,34sが取り付けられ、これらはドアレール33s上に載置されている。
かごドア3fは、ドアハンガ32f及び、ドアハンガ32fに取り付けられた連結具35fを介して、ドア開閉装置4の駆動ベルト44に連結されている。一方、かごドア3sは、後述の減速機構37を介してかごドア3fに連結されている。従って、永久磁石同期電動機41により駆動ベルト44が循環すると、ドアハンガ32fを介してかごドア3fがドアレール33fに沿って移動すると共に、減速機構37を介してかごドア3sが連動し、ドアレール33sに沿ってかごドア3fの半分の速度で移動する。
なお、減速機構37は、アーム37aと、一対の減速プーリ37b,37bと、減速ワイヤ37cと、ブラケット37dとを備える。アーム37aは、ドアハンガ32sに取り付けられ、かご2の出入口の間口方向に沿って延びている。一対の減速プーリ37b,37bは、アーム37aの一端側及び他端側に取り付けられている。減速ワイヤ37cは、一対の減速プーリ37b,37b間に巻き掛けられている。減速ワイヤ37cの一部は、ブラケット37dによって上部フレーム21の正面に固定されている。減速ワイヤ37cには、ドアハンガ32fに取り付けられた連結具35sを介してかごドア3fが連結されている。
<乗場ドアを付勢する自閉装置>
図3に示すように、乗場ドア1は、左側のファストドアと右側のスロードアで構成されている。右側のスロードアは、ドアレールに載置されたドアハンガ12で吊下がっている。図3でドアハンガ12は、左側のファストドアを吊下げるドアハンガが載置されたドアレールに遮られて、上下に分断された形で見えている(その下部のほうを13で示している)。ドアハンガ12の左端には、弾性体の右端が連結されている(その連結部は、左側のファストドアを吊下げるドアハンガに遮られて見えない)。弾性体の左端は、上部フレーム21の左端に連結されている。このようにドアハンガ12と弾性体と上部フレーム21が連結されて自閉装置14が構成され、乗場ドア1に付勢力(自閉力と称する)を付与する。この付勢力により、乗場ドア1に何の外力も作用しないとき自動的に全閉位置へ推移させて、出入口が閉塞した状態に保持する。
以上の記載から分るように、永久磁石同期電動機41の駆動力が伝わってかごドア3が開閉すると、かごドア3と乗場ドア1とが係合していれば乗場ドア1も開閉することになるが、このような駆動力の伝達経路(永久磁石同期電動機41→かごドア3→乗場ドア1)を逆方向にたどって、自閉装置14による乗場ドア1の自閉力が、かごドア3を経て永久磁石同期電動機41にまで影響することになる。これを模式図で示すと、図8(a)のようになる。
<かごドアを付勢する終端保持装置、および全閉/全開位置検出部>
乗場ドア1に付与される自閉力は、ドアの全行程(全開位置〜全閉位置)にわたって作用するが、かごドア3に対しては、全開位置の付近や、全閉位置の付近だけで作用する力がある。その力は、図4ないし図7に示す終端保持装置38によって付与される。すなわち、終端保持装置38は、かごドア3を開く方向(戸開方向)に力を付与して全開位置に保持したり、かごドア3を閉じる方向(戸閉方向)に力を付与して全閉位置に保持したりするものである。
終端保持装置38によるかごドア3の保持力も、駆動力の伝達経路(永久磁石同期電動機41→かごドア3)を逆方向にたどって、永久磁石同期電動機41にまで影響することになる。これを模式図で示すと、図8(b)のようになる。
終端保持装置38は、図5と図6に示すように、ベース38aと、ローラ38bと、レバー38cと、弾性部38dとを備える。ベース38aは、ドアハンガ32fに固定されている。ローラ38bは、上部フレーム21に支持されたガイドレール38eに回動可能に当接され、かごドア3の移動に伴ってガイドレール38e上を走行する。レバー38cは、ベース38aに設けられる軸38fに軸支されている。弾性部38dは、軸38fを支点としてレバー38cの一端を下方に引っ張るので、レバー38cの他端に設けられるローラ38bからは、ガイドレール38eに向かって押圧力が発生する。
図4に示すように、ガイドレール38eの両端部には傾斜部38g,38hが設けられ、傾斜部38gと傾斜部38hとの間には平坦部38iが設けられている。
ローラ38bが傾斜部38gに達すると、ローラ38bの押圧力が水平方向の分力をもつので、それに対するガイドレール38eからの反作用が、ローラ38bから、レバー38c、軸38f、ベース38a、ドアハンガ32fと伝わり、かごドア3が全閉位置に向けて誘導される。また、ローラ38bが傾斜部38hに達したときも同様にして、かごドア3が全開位置に向けて誘導される。
ガイドレール38eには、図7に示すように、かごドア3が出入口を完全に閉塞するまで閉じた位置に対応した全閉位置P1と、かごドア3が出入口を完全に開放するまで開いた位置に対応した全開位置P2とが設定されている。また、かごドア3には、ローラ38bが全閉位置P1に到達したときに全閉位置信号を出力する全閉位置検出部39aと、全開位置P2に到達したときに全開位置信号を出力する全開位置検出部39bが設けられている(図示省略)。
なお、傾斜部38gと平坦部38iとの境界位置は、閉側保持解除位置P3と呼び、傾斜部38hと平坦部38iとの境界位置は、開側保持解除位置P4と呼ぶ。全閉位置P1と閉側保持解除位置P3との間にあるガイドレール38e上の領域は閉保持ゾーンZ1と呼び、全開位置P2と開側保持解除位置P4との間にあるガイドレール38e上の領域は開保持ゾーンZ2と呼び、閉側保持解除位置P3と開側保持解除位置P4との間にあるガイドレール38e上の領域は保持解除ゾーンZ3と呼ぶ。
以上、かごドア3や乗場ドア1と、ドア開閉装置4と、自閉装置14と、終端保持装置38について述べてきたが、次に、図9ないし図13を参照しつつ、ドア開閉装置4を構成するドア制御部45とエンコーダ46について述べる。
<ドア制御部の周辺と内部>
図9を参照しつつ、エレベータ制御装置5とドア制御部45の関係、ドア制御部45と永久磁石同期電動機41やエンコーダ46の関係について説明する。ドア制御部45は、エレベータの運行全体を管理し制御するエレベータ制御装置5から、かごドア3を戸開せよという指令(戸開指令)または戸閉せよという指令(戸閉指令)を受ける。そして、これらの指令に基いて、永久磁石同期電動機41の電機子巻線に所要の電流を出力し、戸開させる方向または戸閉させる方向へと回転子を回転させる。
ドア制御部45が回転制御をスタートする際には、永久磁石同期電動機41の磁極位置を確認するため、その回転軸に取り付けられているエンコーダ46を利用する。ドア制御部45はまた、かごドア3の移動目標とする位置や速度に対して実際の位置や速度が追従しているかどうかを見るためにも、エンコーダ46を利用する。ドア制御部45はさらに、かごドア3の実際位置をエンコーダ46によって正しく認識できているかを確認するため、かごドア3が全閉位置に来たときに全閉位置検出部39aの全閉位置信号を利用し、全開位置に来たときに全開位置検出部39bの全開位置信号を利用する。
次に、図9を参照しつつ、ドア制御部45の内部について説明する。ドア制御部45は、速度制御部451と、電流制御部452と、電力変換部453と、電流検出部454と、磁極位置推定部456を備えており、以下のように機能する。なおドア制御部45は単純カウンタ455も備えているが、これについては後で述べる。
速度制御部451は、自らが設定する開閉速度パターンに沿うような電流指令値を生成し、電流制御部452に出力する。なお、永久磁石同期電動機41に対する制御方式としてはベクトル制御を採用し、電流指令値を3要素(d軸電流の位相、d軸電流の振幅、q軸電流の振幅)で構成する。なお、d軸電流の位相が0度になるのは、例えば、永久磁石同期電動機41のU相巻線とV相巻線とW相巻線のうち、U相巻線に流れる電流が最大になるときであると定義する。
電流制御部452は、この電流指令値と、電流検出部454からフィードバックされる電流検出値を比較し、両者の差分量に対応した電圧指令値を電力変換部453に指令する。電力変換部453は、電圧指令値に応じた可変電圧・可変周波数の三相交流電圧を生成し、永久磁石同期電動機41を可変速駆動する。電流検出部454は、永久磁石同期電動機41に流れる電流を検出し、電流制御部452にフィードバックする。
速度制御部451は、磁極位置カウンタ451cと補正情報記憶部451dを備えている。永久磁石同期電動機41の回転をスタートさせる際のd軸電流の位相を定めるに当っては、速度制御部451は、磁極位置カウンタ451cが保持する磁極位置情報MPと、補正情報記憶部451dが保持する補正情報MPCの加算値(MP+MPC)を用いる。これらは所定の条件・タイミングで校正する必要がある。そのための制御を「磁極位置推定制御」と称する。なお速度制御部451は、磁極位置カウンタ451c以外にドア位置カウンタ451aやドア速度カウンタ451bも備えているが、これらについては<速度制御部の各カウンタ>という見出しの段落群で詳しく述べる。また補正情報記憶部451dについては<磁極位置推定モード時のフェーズ移行>という見出しの段落群やそれ以降で述べる。
磁極位置推定制御の際は、永久磁石同期電動機41に一定位相の直流電流が流れるような電流指令値を、速度制御部451が生成する。一定位相の直流電流が永久磁石同期電動機41に流れると、その位相の起磁力が発生し、その位相へ磁極位置が一致しようとして回転子が回転することになる。この一定位相とは、電流指令値の3要素のうちでd軸電流の位相について、その一定値を磁極位置推定部456がその都度指定するものである。その指定方法は、磁極位置推定部456の構成部位(磁極固定部456a、磁極情報取得部456b、磁極情報演算部456c)と共に、後で述べる。
他の2要素(d軸電流の振幅、q軸電流の振幅)については毎回同じ値をとるものと決めておく。d軸電流の振幅のほうは、電流位相に磁極位置が一致する動作が安定して確保されるような一定値に決めておく。q軸電流の振幅のほうは、ゼロ値と決めておく。これらの値は速度制御部451で記憶している。
<エンコーダ>
ここでエンコーダ46について述べる。エンコーダ46としては、インクリメンタル式ロータリーエンコーダを適用した例で以下説明する。エンコーダ46は、永久磁石同期電動機41が回転するのに従って、回転した量(回転角)に比例した数のパルス信号を出力するものである。パルス信号はA相パルスとB相パルスの2種類あり、90度の位相差をもって出力される。このA相パルスから90度遅れてB相パルスが出力された場合の回転方向を、かごドア3を戸開させる方向に対応付け、B相パルスから90度遅れてA相パルスが出力された場合の回転方向を、かごドア3を戸閉させる方向に対応付けたシステム構成で以下説明する。ただし、逆の対応付けであっても技術的に支障は無い。
エンコーダ46が出力するパルス数としては、永久磁石同期電動機41が1回転するとA相が5400パルス(B相も5400パルス)出力するものを例にして以下の説明をする。このように機械角の1回転で5400パルスを出力するわけであるが、永久磁石同期電動機41としては2極のものを採用し、電気角の1回転でも5400パルス出力となる例で以下説明する。なお、2極に限定せず、極数に応じて「機械角÷極数の半分=電気角」の関係式により換算される電気角で述べることも可能である。
<単純カウンタ>
エンコーダ46が出力するパルスを、ドア制御部45は単純カウンタ455で受け取り、パルスカウント値N0として保持する。すなわち、パルスカウント値N0は、エンコーダ46からのA相パルスやB相パルスが立上ったり立下ったりするときに、カウントアップ(加算)したりカウントダウン(減算)したりする。例えば次のようなカウントの仕方である。
カウントアップするのは、B相パルスがLow状態でA相パルスが立上る時、A相がパルスHigh状態でB相パルスが立上る時、B相パルスがHigh状態でA相パルスが立下る時、A相パルスがLow状態でB相パルスが立下る時である。これと逆にカウントダウンするのは、B相パルスがLow状態でA相パルスが立下る時、A相パルスがLow状態でB相パルスが立上る時、A相パルスがHigh状態でB相パルスが立下る時、B相パルスがLow状態でA相パルスが立下る時である。
<速度制御部の各カウンタ>
単純カウンタ455が保持するパルスカウント値N0に基づいて、速度制御部451の各カウンタ(ドア位置カウンタ451a、ドア速度カウンタ451b、磁極位置カウンタ451c)は、下記のように、それぞれの情報を保持している。
ドア位置カウンタ451aを参照しながら、速度制御部451は開閉速度パターンを設定する。ドア位置カウンタ451aはドア位置情報DP’を保持している。そして、単純カウンタ455のパルスカウント値N0を一定の周期ΔTごとに読み出し、今回読み出した値から前回読み出した値を引き算した値ΔN0をドア位置情報DP’に加算し、新たなドア位置情報DPとして保持する(DP’+ΔN0=DP)。
なお、速度制御部451には、かごドア3が全閉位置P1にあるとき全閉位置信号が全閉位置検出部39aから入力されるが、その入力時、ドア位置カウンタ451aのドア位置情報DPを、全閉位置に対応する全閉位置情報DPCに書き換える。また、かごドア3が全開位置P2にあるとき全開位置信号が全開位置検出部39bから入力されるが、その入力時、ドア位置カウンタ451aのドア位置情報DPを、全開位置に対応する全開位置情報DPOに書き換える。
ドア速度カウンタ451bと開閉速度パターンを参照しながら、速度制御部451は電流指令値を生成する。ドア速度カウンタ451bは、単純カウンタ455のパルスカウント値N0を一定の周期ΔTごとに読み出し、今回読み出した値から前回読み出した値を引き算し、その絶対値|ΔN0|を周期ΔTで割り算した値をドア速度情報Vとして保持する(|ΔN0|/ΔT=V)。
磁極位置カウンタ451cと補正情報記憶部451dを参照して、速度制御部451は、永久磁石同期電動機41の回転制御をスタートするときのd軸位相を決定する。補正情報記憶部451dが保持する情報は磁極位置推定制御の時だけ変動するが、磁極位置カウンタ451cが保持する情報は磁極位置推定制御の時でなくても平常時に永久磁石同期電動機41が回転するに連れて変動する。磁極位置カウンタ451cは、磁極位置情報MP’を保持している。そして、単純カウンタ455のパルスカウント値N0を一定の周期ΔTごとに読み出し、今回読み出した値から前回読み出した値を引き算した値ΔN0を磁極位置情報MP’に加算し、新たな磁極位置情報MPとして保持する(MP’+ΔN0=MP)。
ただし、電気角の1回転で5400パルスが出力されることに基いて、磁極位置情報MPが5400以上となる場合は、5400を引き算した剰余を磁極位置カウンタ451cで記憶し、0〜5399の範囲で変動する値としている。つまり、0からカウントアップして5399に達した直後のカウントアップでは0に戻ることになる。この0からカウントアップして0に戻る一周で辿る各カウント値を、電気角の0度から0度(=360度)へと一周するときに辿る各角度を表すものと読みとることにする。すると、カウント値と角度が「カウント値=15×角度」という式で換算できる。この15という換算係数は、1回転で5400パルス出力という例によって定まった値だが、一般的にはKという記号で表すことにする。
<磁極位置の認識とその更新>
以上、<ドア制御部の周辺と内部>という見出しの段落群から記載してきたように、永久磁石同期電動機41の回転に伴ってエンコーダ46から出力されるパルスを単純カウンタ455でカウントし、そのカウント値を磁極位置カウンタ451cで読み出すことによって、永久磁石同期電動機41の磁極位置の変動量に対して忠実に追従した情報(磁極位置情報MP)を磁極位置カウンタ451cで保持するわけである。つまり、ドア制御部45が磁極位置を認識した結果が磁極位置カウンタ451cで保持されていることになる。この磁極位置カウンタ451cで保持する磁極位置情報MPでもってドア制御部45はd軸電流の位相を定めている。
ただし、磁極位置と磁極位置カウンタ451cの対応関係は、磁極位置カウンタ451cの原点が磁極位置の原点に一致することの確認(磁極位置カウンタ451cの校正)を所定の時期に経た上で、上述したような、磁極位置カウンタ451cの変動量が磁極位置の変動量に対して忠実に追従することで、保証されることになる。このような磁極位置カウンタ451cの校正を、これから述べる磁極位置推定制御で実施することにする。
なお、磁極位置推定制御では、磁極位置カウンタ451cが保持する磁極位置情報MPを更新するのに付随して、補正情報記憶部451dが保持する補正情報MPCの更新も行なう。それによってドア制御部45は、磁極位置情報MPだけでなく補正情報MPCも加味してd軸電流の位相を定めることになる。
<磁極位置推定制御の開始、完了>
さて、これから磁極位置推定制御について詳細を述べて行くが、その前にエレベータ制御装置5とドア制御部45の間でやりとりする信号を紹介する。まずエレベータ制御装置5からドア制御部45への信号としては、戸開指令、戸閉指令、磁極位置推定指令(それぞれONとOFFの間で切換わる)。次にドア制御部45からエレベータ制御装置5への信号としては、運転状態信号(通常運転モードと磁極位置推定モードの間で切換わる)や、ドア正常信号(正常時ON、異常時OFF)や、トルク過大信号(正常時OFF、異常時ON)がある。
エレベータ制御装置5は、ドア制御部45が異常検出した場合に、磁極位置推定制御を実施する必要があると判断する。ドア制御部45が異常検出するとは、過電流(電動機へ出力する電流や、内部回路の電流について)や、オーバースピード(電動機の回転速度について)等を検出した場合である。その場合ドア制御部45は、エレベータ制御装置5に対するドア正常信号をONからOFFにするので、そのことでエレベータ制御装置5は、磁極位置推定制御を実施する必要があると判断する。
こういう判断をする理由は次のとおりである。すなわち、何かのきっかけで「永久磁石同期電動機41の磁極位置と、磁極位置カウンタ451cの対応関係が、ずれた状態」が発生してしまう場合があり、このような状態が実際に発生しているとドア制御部45において過電流やオーバースピード等の異常検出が起きてしまう可能性がある。したがって、ずれた状態を磁極位置推定制御の実施によって是正すれば、異常検出が再発しなくなる可能性があり、磁極位置推定制御を実施してみる意義があるからである。
以上、ドア制御部45からドア正常信号をONからOFFにされることによって、エレベータ制御装置5が磁極位置推定制御を実施する必要があると判断する場合を述べたが、エレベータ制御装置5自身が異常検出したり電源立上りを検出した場合には、磁極位置推定制御を実施する必要があると自身で判断する。これらの場合については後で述べる。
さて、磁極位置推定制御を実施する必要があると判断した場合、エレベータ制御装置5は、ドアセンサが作動していないならば、ドア制御部45に対する磁極位置推定指令をOFFからONにする。それと同時に、ドア制御部45に対する戸開指令または戸閉指令もOFFからONにする。逆にドアセンサが作動している場合は、作動しなくなってから磁極位置推定指令をONにする。ここでドアセンサとは、かごドア3や乗場ドア1の開閉を妨げる可能性がある人や物の存在を、接触式や非接触式で検知するために設けている種々のセンサを指しており、その作動状態をエレベータ制御装置5が常時見ているものである(図示しない)。
これを受けてドア制御部45は、自身の運転状態を「通常運転モード」から「磁極位置推定モード」に切換える。そして、この切換内容を運転状態信号でもってエレベータ制御装置5に伝える。ドア制御部45においては、この磁極位置推定モードにおいて磁極位置推定制御が開始し、進行することになる。
ドア制御部45において磁極位置推定制御が進行して完了すると、磁極位置推定モードから通常運転モードに切換え、それを受けてエレベータ制御装置5は磁極位置推定指令をOFFとする。しかし、戸開指令または戸閉指令はONを継続し、戸開制御または戸閉制御が開始する。
一方、ドア制御部45において磁極位置推定制御の進行中に異常検出した場合には、エレベータ制御装置5に対するドア正常信号をONからOFFにする。そして、磁極位置推定制御を中止し、磁極位置推定モードから通常運転モードに切換え、それを受けてエレベータ制御装置5は、磁極位置推定指令や、戸開指令または戸閉指令をOFFとする。
なお、ドア制御部45が通常運転モードで過電流やオーバースピード等の異常検出をした場合にドア正常信号を変化させることを前述したが、ここで述べる磁極位置推定モードでの異常検出でも同様にドア正常信号を変化させることにしている。
この異常検出とは、例えばドアセンサが作動した場合である。他の異常検出としては、かごドア3と終端保持装置38の位置に関係するものや、エンコーダ46からドア制御部45への入力に関係するものがあり、後述の<磁極位置制御のフロー>という見出しの段落群で述べる。
異常検出したときは、ドア制御部45とエレベータ制御装置5の双方で、異常検出データをセットする。このデータは、異常検出の原因を解消し、磁極位置推定制御をやり直して完了させると、リセットされる。
<電源立上りによる磁極位置推定モード>
ここで、エレベータ制御装置5が電源立上りを検出した場合に磁極位置推定制御を実施する必要があると判断する場合について述べる。電源立上りを検出するとは、エレベータ制御装置5やドア制御部45を含むエレベータ全体に供給される電源が、保守作業等で一旦遮断された後に再投入されたり、停電発生後に復帰したりして立上ったことを検出することである。
上記のように判断する理由は次のとおりである。すなわち、保守や停電のために給電されていない状態では、ドア(かごドア3および乗場ドア1)は、保守作業員の手で開け閉めされたり、乗場ドア1に働く自閉力によって戸閉動作が起きたりして、ドア位置が変化する可能性がある。ドア位置の変化に伴って、かごドア3に連動する永久磁石同期電動機41も回転し、エンコーダ46も回転する。しかし、給電されていない状態ではエンコーダ46からの信号は発生しないので、その信号をドア制御部45が受け取って磁極位置カウンタ451cの磁極位置情報MPを更新することはできない。したがって、「永久磁石同期電動機41の磁極位置と、磁極位置カウンタ451cの対応関係が、ずれた状態」になってしまい、この状態を修正するには、磁極位置推定制御を実施する必要が出てくるのである。
なお、エレベータ制御装置5が電源立上りを検出したとき、かご2が(階間ではなく)どこかの階に停止している場合、磁極位置推定モードに切り換えるタイミングの設計には選択の余地がある。というのは、電源立上り後、呼び登録が初めて発生する時点まで待ってから磁極位置推定モードに切換える設計も可能だからである。しかし、そうはせず、電源立上り直後の時点とする。
逆に、電源立上り直後の時点とはしない場合のほうを考えてみる。例えば、電源立上り後に呼び登録が初めて発生した時点で、その呼び登録が乗場呼び登録であり、登録された階にかご2が停止していて、ドア(かごドア3および乗場ドア1)が全閉位置にあったとき、呼び登録された時点になってから磁極位置推定モードに切換える場合を考える。すると、乗場ボタンを押してもすぐには戸開制御が始まらず、磁極位置推定制御の実施によって通常の開閉動作とは違うドアの挙動を経た上で、通常の戸開動作に移行することになる。その場合、エレベータがすぐには利用開始できず、ドアの不審な動作から始まるため、利用者を戸惑わせるおそれがある。そういう点を考えて、電源立上り直後の時点で磁極位置推定制御を開始して済ませておくようにする。すると、電源立上り後に呼び登録が初めて発生した時点では、すぐに通常の戸開制御から始めることができるので好都合である。
ところで、電源立上り直後に、かご2がどこかの階に停止していてドアが全開位置にあった場合も、磁極位置推定制御の実施によって通常の開閉動作とは違うドアの挙動が始まるが、ドアの挙動は全開位置の付近で起きるだけであって、利用者としてはかご2に乗り込んでもよさそうに思ってしまうおそれがある。そして、電源立上り直後にドアが中間位置(全開位置でも全閉位置でもない位置)にあった場合も、同様のおそれがあると考えておく必要がある。
このような場合、かご内や乗場に設置した利用者への案内装置に対してエレベータ制御装置5から、エレベータの利用ができない状態であることを告知するよう指令する。例えば、「ドアから離れてください」といったアナウンスをしたり、ブザー音を鳴らしたりするよう指令する。また、「ドアから離れてください」といった文字を表示したり、かごの現在階を表示する文字周辺の表示色を通常とは違う色にしたりするよう指令する。あるいは、かごドア3や乗場ドア1に設置した発光装置(開閉動作中に点滅したりする装置)に対して点灯や点滅を指令することもできる。そうすることによって、磁極位置推定制御を実施している際にエレベータ利用者にドアが当ったり、磁極位置推定制御の進行が妨げられたりする可能性を削減することができる。
なお、電源立上り直後のドア位置が全閉位置の場合には、ドアの挙動が全閉位置の付近で起きるので、利用者はかごに乗り込もうとは思わない可能性が高い。その場合、わざわざ告知すると、そのことによって逆に要らぬ懸念を与えてしまうことにもなりかねないので、告知しないほうがよい。以上のように、告知する要否を場合に応じて変えることによって、スムーズなエレベータ利用を図ることができる。
<戸開/閉不能による磁極位置推定モード>
ここでは、エレベータ制御装置5自身が異常検出して磁極位置推定制御を実施する必要があると判断する場合について述べる。この異常検出するとは、戸開不能の検出(かごドア3に対してドア制御部45から戸開制御をさせているにもかかわらずかごドア3が全開位置に到らない状態)が連続したり、戸閉不能の検出(かごドア3に対してドア制御部45から戸閉制御をさせているにもかかわらずかごドア3が全閉位置に到らない状態)が連続したりする場合である。
このとき、エレベータ制御装置5がかごドア3は全開位置や全閉位置に到らないと判断するのは、ドア制御部45が、「戸開制御中や戸閉制御中には、戸開速度や戸閉速度が目標値に達する所まで電流指令値(q軸電流の振幅)を上昇させるという制御をするが、目標値に達する所まで行かない状態が何らかの不具合によって継続したために、電流指令値がとうとう設定上限値にまで達した」というトルク過大の検出をして、トルク過大信号ONを伝達してきた場合である。
また、戸開不能の検出が連続するとは次のことを指す。すなわち、エレベータが或る階に到着したときに全閉位置から戸開制御をしたが全開位置に到らないとき(戸開不能1回め)、戸閉制御に切り換えて全閉位置に戻してから再度の戸開制御により全開位置を目指したが不成功となり(戸開不能2回め)、同じことをもう一度繰り返したがやはり不成功となった(戸開不能3回め)という場合である。その場合、エレベータを別の階に移動して戸開制御をし、全開位置に到るかどうかを試みてやはり戸開不能3回となった場合は、エレベータを運行休止とする。なお、この3回という数は、その他の数に設定しても構わないので、以下では所定回数とする。
さらに、戸閉不能の検出が連続するとは次のことを指す。すなわち、エレベータが或る階でドアが全開位置にあるときに戸閉制御をしたが全閉位置に到らないとき(戸閉不能1回め)、戸開制御によって全開位置に戻してから再度の戸閉制御により全開位置を目指したが不成功となった(戸閉不能2回め)という場合である。その後も、再度の戸閉制御により全開位置を目指すことを続けるが、例えば10回繰り返しても不成功となった場合はエレベータを運行休止とする。その後は、所定時間(例えば1分)が経過したら自動的に運行を再開して、再度の戸閉制御により全開位置を目指す。なお、この10回という数は、その他の数に設定しても構わないので、以下では所定回数とする。
エレベータ制御装置5が戸開不能や戸閉不能を検出する場合に磁極位置推定制御を実施する必要があると判断する理由は、次のとおりである。すなわち、何かのきっかけで「永久磁石同期電動機41の磁極位置と、磁極位置カウンタ451cの対応関係が、ずれた状態」が発生してしまう場合があり、このような状態が実際に発生しているとドア制御部45においてトルク過大の検出が起きてしまう可能性がある。したがって、ずれた状態を磁極位置推定制御の実施によって是正すれば、異常検出が再発しなくなる可能性があり、磁極位置推定制御を実施してみる意義があるからである。
なお、エレベータ制御装置5が戸開不能を連続検出した場合(ドアセンサも作動していない場合)に、磁極位置推定モードへと切換えるタイミングの設計には選択の余地がある。というのは、かご2が別の階に移動したときの戸開不能が1回めの後で磁極位置推定モードに切換えるか、あるいは所定回数到達後に切換えるか、あるいはその間の回数かという選択が考えられるからである。
このような選択の幅がある中で「所定回数−1」回めを選ぶことにする。つまり、戸開不能が「所定回数−1」回めとなった後、全閉位置に戻して(戸開制御から始めるのではなく)まず磁極位置推定制御を実施し、その後で戸開制御を実施すると、戸開不能を検出しなくなるのではないかを試すことにする。しかし、やはり戸開不能を検出するのであればエレベータを運行休止させることになる。
このように、戸開不能を検出するかどうかを試す最後の1回で、戸開制御の前に磁極位置推定制御を実施するほうが、それ以前の段階で実施するよりも、通常の開閉動作とは違うドアの挙動を利用者の目に触れさせる機会が減るので好都合である。なぜなら、戸開不能が発生した階から移動した別の階では、かごドアと係合する乗場ドアが替わることによって戸開不能が出なくなる可能性など、別の階に移ることによる改善効果が考えられるからである。そのような可能性に賭けて、戸開不能を検出するかどうかを試す最後の1回までは、磁極位置推定制御を実施せずに戸開制御だけをさせてみる。そのことで戸開不能が検出されなくなるようであれば、通常の開閉動作とは違うドアの挙動を利用者の目に触れさせる機会もなくて済み、好都合である。つまり、このような機会を最後の1回にまで先延ばししようとする意図である。
また、エレベータ制御装置5が戸閉不能を連続検出した場合に、磁極位置推定モードへと切換えるタイミングの設計としては、戸閉不能の検出が所定回数に達した時とすることが考えられる。しかし、そうはせず、戸閉不能の検出が所定回数に達して運行休止とした後、所定時間が経過して自動的に運行再開となった直後とする。つまりこの時に、「まずは磁極位置推定制御を実施し、その後で戸閉制御を実施すると、戸閉不能を検出しなくなるのではないか」を試すことにする。
このように、戸閉不能の検出が所定回数に達して運行休止とするまでの段階で磁極位置推定制御を実施するよりも、運行休止とした後、所定時間が経過して自動的に運行再開となった直後に磁極位置推定制御を実施するほうが、通常の開閉動作とは違うドアの挙動を利用者の目に触れさせる機会が減るので好都合である。なぜなら、運行休止とするまでの段階で利用者がドアの挙動に注目していても、運行休止となりエレベータ利用が不可となることによって、利用者がエレベータから離れてしまい注目することがなくなるということが十分考えられるからである。
<磁極位置推定モード時のフェーズ移行>
磁極位置推定モードにおける磁極位置推定制御の実施中は、3つのフェーズ(磁極位置確認フェーズ、保持ゾーン脱出フェーズ、磁極位置ズレ計測フェーズ)が移行する。その移行の仕方は、戸開指令ONを受信したときのかごドア3の位置によって変動する。
図10に示すように、戸開指令ONを受信したときのかごドア3の位置が全閉位置P1であった場合、磁極位置推定制御は、磁極位置確認フェーズ、保持ゾーン脱出フェーズ、磁極位置ズレ計測フェーズという順に推移する3段階で構成される。この保持ゾーン脱出フェーズ終了時に磁極位置情報MPが書き換えられ、磁極位置ズレ計測フェーズの終了時に補正情報MPCが書き換えられる。なお、こういう結果に到達することが、磁極位置推定制御が完了するということの意味である。
また、保持解除ゾーンZ3内であった場合、磁極位置推定制御は、磁極位置確認フェーズ、磁極位置ズレ計測フェーズという順に推移する2段階で構成される。この磁極位置確認フェーズ終了時に磁極位置情報MPが書き換えられ、磁極位置ズレ計測フェーズの終了時に補正情報MPCが書き換えられる。なお、こういう結果に到達することが、磁極位置推定制御が完了するということの意味である。
以上のように、戸開指令ONを受信したときのかごドア3の位置は、全閉位置P1か、保持解除ゾーンZ3内かの、いずれかとなるのであるが、その理由は次のとおりである。
かごドア3の位置は、全閉位置P1か、保持解除ゾーンZ3内か、全開位置P2かである。なぜなら、全閉位置P1以外の閉保持ゾーンZ1内では、終端保持装置38が作用して全閉位置P1に移動させられ、全開位置P2以外の開保持ゾーンZ2内では、終端保持装置38が作用して全開位置P2に移動させられるからである。
そして、エレベータ制御装置5が戸開指令ONを発するときのかごドア3の位置は、全閉位置P1か、保持解除ゾーンZ3内かであり、全開位置P2にあることはない。なぜなら、エレベータ制御装置5は、全開位置検出部39bからの信号で、かごドア3が全開位置P2にあることを知ると、戸開指令ONを発することはないからである。
以上、戸「開」指令ONの受信がきっかけとなって通常運転モードから磁極位置推定モードに移った場合を述べたが、戸「閉」指令ONの受信がきっかけとなる場合については説明を省略する(以降の説明でも同様とする)。なぜなら、戸「開」指令ONの受信がきっかけの場合に対し、かごドア3を動かす全局面で動かす方向を逆にしたり、かごドア3の位置を全閉位置P1との関係で見る代りに全開位置P2との関係で見るようにしたりするだけで、それ以外の点は全く同じ内容となるからである。
以下では、これらの各フェーズ(磁極位置確認フェーズ、保持ゾーン脱出フェーズ、磁極位置ズレ計測フェーズ)それぞれで実施する内容について述べる。
<磁極位置確認フェーズ>
磁極位置確認フェーズでは、或る一つの電流位相で永久磁石同期電動機41に直流電流を流す。この電流位相と磁極位置が違っていた場合、この電流位相に対して磁極位置がほぼ一致しようとして回転子が回転するが、この回転したことを検出すると、電流位相と磁極位置の違いが基本的に解消されたと判断する。しかし、この電流位相に対して磁極位置が初めからほぼ一致していた場合には、回転子は回転しないので、改めて別の電流位相を指令することによって回転子を回転させ、回転したことを検出したら、電流位相と磁極位置の違いが基本的に解消されたと判断する(ステップS1)。
このような、電流位相と磁極位置の違いが基本的に解消されたと判断したときの電流位相でもって磁極位置情報MPを書き換える、としたいところではあるが、その書き換えは、戸開指令ONを受信したときのかごドア3の位置が保持解除ゾーンZ3内であった場合(ステップS2で「保持解除ゾーンZ3」を選択)のみ実施する(ステップS4)。全閉位置P1であった場合(ステップS2で「全閉位置P1」を選択)は、次の保持ゾーン脱出フェーズ終了時に書き換えることにする(ステップS3,S4)。
なお、回転したことを検出するに到るまで、いくつかの電流位相を試すのであるが、そのような電流位相のセットは、セット中のいずれかの電流位相で必ず回転が起きるといった電流位相で構成されておればよい。これらの電流位相を切換えてゆく際には、速度制御部451は、電流が途切れないように電流指令値を出し続けるものとする。
<保持ゾーン脱出フェーズ>
保持ゾーン脱出フェーズは、戸開指令ONを受信したときのかごドア3の位置が全閉位置P1の場合のみ適用するフェーズである。このフェーズでは、電流位相と磁極位置の違いが基本的に解消されたと判断したときの電流位相から始めて電流位相を小刻みに変化させ、位相変化が所定量となる電流位相に到達すると電流位相の変化をとめる。このようにして、電流位相が寸動するのに沿って磁極位置が追従することによって回転子が寸動をくり返し、かごドア3を全閉位置P1近傍から保持解除ゾーンZ3内にまで移動させる。この移動終了時の電流位相でもって磁極位置情報MPを書き換える(ステップS3,S4)。
なお、電流位相を小刻みに変化させる際の位相間隔は、回転子の寸動距離が大きくなってかごドア3や乗場ドア1がギクシャクした動きになってしまわないような間隔であるのが好ましい。また、小刻みな位相変化の際、速度制御部451は、電流が途切れないよう電流指令値を出し続けるものとする。さらに、磁極位置確認フェーズから移行する際についても、電流が途切れないよう電流指令値を出し続けるものとする。
かごドア3を保持解除ゾーンZ3内にまで移動させるのは、終端保持装置38の力が影響しない状態にしておいてから、次の磁極位置ズレ計測フェーズを実施するようにしたいからである。また、電流位相に磁極位置が一致しようとするときに、終端保持装置38の力に影響されてズレが生じるので、そのズレがない所で、磁極位置とよく一致した状態の電流位相でもって磁極位置情報MPを書き換えるのが好ましいからである。
かごドア3を全閉位置P1から保持解除ゾーンZ3内にまで移動させる際は、閉保持ゾーンZ1の距離に、保持解除ゾーンZ3内に確実に入るための余裕分を加算し、その距離だけかごドア3を移動させる。この距離に相当した回転子の回転量を得るために電流位相をどれだけ変化させればよいのかという量(位相変化の所定量)は、速度制御部451内に記憶されている。
<磁極位置ズレ計測フェーズ>
磁極位置ズレ計測フェーズでは、前段(磁極位置確認フェーズまたは保持ゾーン脱出フェーズ)で到達した電流位相を出発点にする。その位相(開始位相)から始めて電流位相を小刻みに変化させ、目標設定した電流位相(目標位相)に到達すると電流位相の変化をとめる。例えば、60度から始めて1度刻みに、61度、62度、……、299度、300度と変化させ、300度でとめる。
このようにして、電流位相の寸動に磁極位置が追従して回転子が寸動をくり返すのであるが、電流位相と磁極位置が、ほぼ一致した状態に追従することをくり返すとはいうものの、一定のズレが生じてしまう。ズレの原因は、乗場ドア1に掛かっている自閉力である。それが、乗場ドア1と連動するかごドア3から、さらに伝達機構を通じて永久磁石同期電動機41に影響を及ぼし、電流位相と磁極位置の完全一致を妨げるのである。
このようなズレの量を演算して補正情報MPCを書き換えることにする。そのため、目標位相に到った時点で、磁極位置カウンタ451cから磁極位置情報MPを読みとる。以上をステップS5で実施している。
磁極位置情報MPの値は、目標位相に磁極位置が完全一致しているとした場合には「K×目標位相」となる。このKは、前述したように、パルスカウント値N0から位相への換算係数であり、例えば15という値になる。よって、目標位相が300度の場合は、磁極位置情報MP=15×300=4500となる。
ところが、磁極位置カウンタ451cから読みとった磁極位置情報MPの実際値としては4485だったとすると、4485−4500=(−15)のズレが生じていることになる。このようなズレの量でもって、補正情報記憶部451dの補正情報MPCを書き換える(ステップS6)。
以上のように、開始位相から目標位相へと電流位相を小刻みに変化させ、目標位相に達したときに磁極位置カウンタ451cから磁極位置を読みとり、そこからズレ量を演算して補正情報MPCを書き換えるという手順となる。
この手順においては、かごドア3が戸「開」する方向に回転させたのか、戸「閉」する方向に回転させたのかという違いにこだわることも可能である。つまり、永久磁石同期電動機41に対する自閉力の影響が、戸「開」方向と戸「閉」方向とで何らかの違いを生じるので、この点を考慮することが好ましい。
そこで代表的な実施例としては、戸「開」方向の回転1回と、戸「閉」方向の回転1回とで、上記手順を2回行うことにする。その場合、戸「開」方向で目標位相(第1位相と称する)に達したときに読みとった磁極位置カウンタ451cの値を第1計測位置と名づけ、戸「閉」方向で目標位相(第2位相と称する)に達したときに読みとった磁極位置カウンタ451cの値を第2計測位置と名づける。そして、第1計測位置から演算したズレ量と、第2計測位置から演算したズレ量とを平均した値でもって補正情報MPCを書き換えることにする。
あるいは、戸「開」方向と戸「閉」方向の違いをもっと活かすやり方も考えられる。すなわち、第1計測位置から演算したズレ量でもって書き換える補正情報MPC1と、第2計測位置から演算したズレ量でもって書き換える補正情報MPC2とを設け、通常運転モードの戸「開」制御では、スタート時のd軸電流の位相を「MP+MPC1」を用いて決定し、戸「閉」制御では「MP+MPC2」を用いて決定するというわけである。
なお、戸開方向の回転と戸閉方向の回転の、両方を実施する場合は、戸開方向を先に実施したほうが、エレベータ利用者が誤って乗込もうとするようなことがあったとしても、ドアに衝突する確率が減らせるので、好ましい。この点は、戸「開」指令ONの受信で磁極位置推定制御を開始した場合だけでなく、戸「閉」指令ONの受信で磁極位置推定制御を開始した場合も同様である。先述した箇所では、戸「開」指令の場合と戸「閉」指令の場合で、「開」と「閉」を逆にすれば同じ動作になるという趣旨を述べたが、本件については逆にするのではなくて、どちらの場合も「開」のほうを「閉」よりも優先して実施するのが好ましい。
目標位相の設定は、開始位相から目標位相への変化量をどうするかで決ってくる。この変化量については、少なすぎると、上記ズレ量の計測値のバラつきが大きくなると考えられるので、そうならない程度の量以上とする。また、磁極位置推定制御の実施中は、エレベータの一般利用を中断している状態となるため、誤ってかごに乗り降りすることを招かないように、かごドア3の移動量をなるべく小さくできる程度の量に留めるのが好ましい。
電流位相を小刻みに変化させる際の位相間隔は、回転子の寸動距離が大きくなってかごドア3や乗場ドア1がギクシャクした動きになってしまわないような間隔であるのが好ましい。そして、小刻みな位相変化の際に速度制御部451は、電流が途切れないよう電流指令値を出し続けるものとする。
また、戸「開」する方向の回転から、戸「閉」する方向の回転へと切換わる際にも、電流が途切れないよう電流指令値を出し続けるものとする。さらに、保持ゾーン脱出フェーズから移行する際についても、電流が途切れないよう電流指令値を出し続けるものとする。
<磁極位置推定制御のフロー>
上記のように、磁極位置推定制御の各フェーズ(磁極位置確認フェーズ、保持ゾーン脱出フェーズ、磁極位置ズレ計測フェーズ)について詳細を述べたが、その内容を制御手順の流れに沿って述べ直すことにする。それを図示したものが図11ないし図13である。そこでは、磁極位置推定部456を構成部位に分けて役割分担を示してある。構成部位とは、図9に示すように、磁極固定部456aと、磁極情報取得部456bと、磁極情報演算部456cである。
図11は、磁極位置確認フェーズにおいて磁極位置推定部456の各部(磁極固定部456a、磁極情報取得部456b、磁極情報演算部456c)がそれぞれどうふるまうのかを示している。
まず、磁極固定部456aは、0度の位相指令を速度制御部451に発する(ステップS11)。すると、電機子巻線に0度位相の直流電流が流れて起磁力が発生し、起磁力の方向に磁極位置が一致すべく回転子が回転しようとする。磁極固定部456aからの指令により磁極情報取得部456bは、位相指令が発された前と後に磁極位置カウンタ451cを読みとって、それぞれの値を磁極情報演算部456cに送る(ステップS12)。磁極情報演算部456cは、前の値に比べ、後の値に変化があったかどうかを見て、回転子が回転動作を起したのかどうかを判断し、結果を磁極固定部456aに送る(ステップS13)。
磁極固定部456aは、回転動作が起きていた場合、磁極位置確認フェーズの終了へと進める(ステップS20)。
一方、回転動作が起きていなかった場合は、先ほどの0度から変更した120度の位相指令を、速度制御部451に発する(ステップS21)。磁極固定部456aからの指令により磁極情報取得部456bは、位相指令が発された前と後に磁極位置カウンタ451cを読みとって、それぞれの値を磁極情報演算部456cに送る(ステップS22)。磁極情報演算部456cは、前の値に比べ、後の値に変化があったかどうかを見て、回転子が回転動作を起したのかどうかを判断し、結果を磁極固定部456aに送る(ステップS23)。
磁極固定部456aは、回転動作が起きていた場合、磁極位置確認フェーズの終了へと進める(ステップS30)。回転動作が起きていなかった場合は、先ほどの0度や120度から変更した240度の位相指令を、速度制御部451に発する(ステップS31)。今度は必ず回転動作が起きるはずなので、磁極位置確認フェーズの終了へと進める(ステップS32)。
次に移るフェーズが、保持ゾーン脱出フェーズではなくて磁極位置ズレ計測フェーズの場合のみ、磁極固定部456aからの指令により磁極情報演算部456cは、磁極位置カウンタ451cの磁極位置情報MPを書き換える。書き換える値は、フェーズ終了直前に位相指令されていた角度を換算係数K=15でもってカウント値に換算した値であり、0(15×0度)か、1800(15×120度)か、3600(15×240度)となる(ステップS40)。
図12は、保持ゾーン脱出フェーズにおいて磁極位置推定部456の各部(磁極固定部456a、磁極情報取得部456b、磁極情報演算部456c)がそれぞれどうふるまうのかを示している。
磁極固定部456aは、120度から359度まで、続いて0度から60度まで、1度刻みの位相指令を、次々に速度制御部451に発する(ステップS51)。すると、電機子巻線に流れる直流電流の位相が変化すると共に、発生する起磁力の方向も変化する。このような起磁力の方向の寸動に磁極位置が追従して、回転子が全閉位置P1近傍から戸開方向に回転し、かごドア3は閉保持ゾーンZ1を脱出して保持解除ゾーンZ3に突入する。この移動終了時の位相60度という値を、磁極固定部456aは磁極情報演算部456cに送る(ステップS52)。磁極固定部456aからの指令により磁極情報演算部456cは、15×60=900という値でもって、磁極位置カウンタ451cの磁極位置情報MPを書き換える(ステップS53)。
上記のように、磁極固定部456aが1度刻みの位相指令を次々に速度制御部451に発すると回転子が回転し、それに伴って磁極位置カウンタ451cの磁極位置情報MPが変化するはずであるが、位相指令の変化量に見合っただけの変化がないとか、全く変化しないとかといった異常が発生する可能性がある。このような場合は、磁極位置推定制御を中止する(<磁極位置推定制御の開始、完了>という見出しの段落群で挙げていた一例である)。そうすることにより、回転子が到達した位置を誤認してしまう(磁極位置カウンタ451cから、妥当でない値を読みとってしまう)ことを防止することができる。
このような異常が発生するのは、回転子が実際に回転している場合と、回転子が回転していない場合がある。回転子が実際に回転している場合の原因としては、例えばエンコーダ46の故障が考えられる。また、回転子が回転していない場合の原因としては、かごドア3や乗場ドア1の動きが悪いこと等が考えられる。例えば、ドアの据付・調整状態が機械的に万全でなかったり、開閉する行路に何らかの物体が挟まっていたりする場合である。
図13は、磁極位置ズレ計測フェーズにおいて磁極位置推定部456の各部(磁極固定部456a、磁極情報取得部456b、磁極情報演算部456c)がそれぞれどうふるまうのかを示している。
(磁極位置確認フェーズから移行した場合ではなく、保持ゾーン脱出フェーズから移行した場合の、最後の位相60度を例にとると、)磁極固定部456aは、60度から300度まで1度刻みの位相指令を、次々に速度制御部451に発する(ステップS61)。すると、電機子巻線に流れる直流電流の位相が変化すると共に、発生する起磁力の方向も変化する。このような起磁力の方向の寸動に磁極位置が追従して、かごドア3が戸開する方向に回転子が回転する。終了時の位相300度という値を、磁極固定部456aは磁極情報演算部456cに送る(ステップS62)。磁極固定部456aからの指令により磁極情報取得部456bは、磁極位置カウンタ451cを読みとって(例えば4485という値)、磁極情報演算部456cに送る(ステップS63)。
次に、磁極固定部456aは、300度から180度まで1度刻みの位相指令を、次々に速度制御部451に発する(ステップS71)。すると、電機子巻線に流れる直流電流の位相が変化すると共に、発生する起磁力の方向も変化する。このような起磁力の方向の寸動に磁極位置が追従して、かごドア3が戸閉する方向に回転子が回転する。終了時の位相180度という値を、磁極固定部456aは磁極情報演算部456cに送る(ステップS72)。磁極固定部456aからの指令により磁極情報取得部456bは、磁極位置カウンタ451cを読みとって(例えば2655という値)、磁極情報演算部456cに送る(ステップS73)。
かごドア3が戸閉する方向に回転子が回転した際、何かの見当違い等で、閉保持ゾーンZ1に突入してしまうことも発生する可能性がある。そのような場合は、磁極位置推定制御を中止する(<磁極位置推定制御の開始、完了>という見出しの段落群で挙げていた一例である)。なぜなら、閉保持ゾーンZ1内では終端保持装置38の力によってかごドア3が動いてしまい、それに連動して永久磁石同期電動機41の回転子の位置も、最後の電流位相指令に見合った位置からずれてしまうので、磁極位置カウンタ451cから読みとった値が妥当なものではないからである。
また上記のように、磁極固定部456aが1度刻みの位相指令を次々に速度制御部451に発すると回転子が回転し、それに伴って磁極位置カウンタ451cの磁極位置情報MPが変化するはずであるが、位相指令の変化量に見合っただけの変化がないとか、全く変化しないとかといった異常が発生する可能性がある。このような場合は、磁極位置推定制御を中止する(<磁極位置推定制御の開始、完了>という見出しの段落群で挙げていた一例である)。そうすることにより、回転子が到達した位置を誤認してしまう(磁極位置カウンタ451cから、妥当でない値を読みとってしまう)ことを防止することができる。
このような異常が発生するのは、回転子が実際に回転している場合と、回転子が回転していない場合がある。回転子が実際に回転している場合の原因としては、例えばエンコーダ46の故障が考えられる。また、回転子が回転していない場合の原因としては、かごドア3や乗場ドア1の動きが悪いこと等が考えられる。例えば、ドアの据付・調整状態が機械的に万全でなかったり、開閉する行路に何らかの物体が挟まっていたりする場合である。
上記のようにして磁極情報取得部456bが磁極位置カウンタ451cから読みとった値を基にして、磁極情報演算部456cは、磁極固定部456aからの指令を受けて以下3段階の演算をする。まず、1回目に読みとった値4485と、換算係数K=15と、1回目の終了時の位相300度を使って、4485−15×300=(−15)と演算する(ステップS81)。次に、磁極情報演算部456cは、2回目に読みとった値2655と、換算係数K=15と、2回目の終了時の位相180度を使って、2655−15×180=(−45)と演算する(ステップS82)。最後に、磁極情報演算部456cは、演算結果(−15)と(−45)を使って、{(−15)+(−45)}÷2=(−30)と演算する(ステップS83)。磁極情報演算部456cは、上記で得た(−30)でもって、補正情報記憶部451dの補正情報MPCを書き換える(ステップS84)。
<本実施形態が発揮する効果>
以上、特に<電源立上りによる磁極位置推定モード>という見出しの段落群で述べたように、エレベータ制御装置5やドア制御部45を含むエレベータ全体が、保守や停電のために給電されていない状態で、かごドア3や乗場ドア1が保守作業員の手で開け閉めされたり、乗場ドア1に働く自閉力によって戸閉動作が起きたりしてドア位置が変化した場合は、かごドア3に連動する永久磁石同期電動機41も回転し、エンコーダ46も回転する。しかし、給電されていない状態ではエンコーダ46からの信号は発生しないので、その信号をドア制御部45が受け取って磁極位置カウンタ451cの磁極位置情報MPを更新することはできず、永久磁石同期電動機41の磁極位置と、それをドア制御部45が認識するための磁極位置カウンタ451cとが、ずれた状態になってしまう。それに対してエレベータ制御装置5は、給電されていない状態から給電されている状態に切換ったと検出された際に、ドア制御部45に磁極位置推定制御を実施するよう指令して、磁極位置をドア制御部45が認識するための磁極位置カウンタ451cを更新させるので、ずれた状態を解消することができる。
また、特に<戸開/閉不能による磁極位置推定モード>という見出しの段落群で述べたように、ドア制御部45が戸開制御をしているのにかごドア3が全開位置に到らないとか、戸閉制御をしているのにかごドア3が全閉位置に到らないことを、エレベータ制御装置5が、ドア制御部4によるトルク過大検出を受けて判断した場合、永久磁石同期電動機41の磁極位置と、それをドア制御部45が認識するための磁極位置カウンタ451cとが、何かのきっかけでずれてしまったことが一原因だと想定できる。したがって、ドア制御部45に磁極位置推定制御を実施するよう指令して、磁極位置をドア制御部45が認識するための磁極位置カウンタ451cを更新させることによって、全開位置に到らないとか全閉位置に到らないという現象を解消できる可能性が出てくる。
<他の実施形態>
なお、本発明に係るエレベータのドア制御システムは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることができる。
例えば、ドア開閉装置4がダイレクトドライブ方式であって、水平方向の一方側に動作して開閉するサイドオープンタイプのドアに適用される例を説明したが、これに限定されるものではない。ドア開閉装置が後述する従来方式であって、水平方向の両側に動作して開閉するセンターオープンタイプのドアに適用されてもよい。ダイレクトドライブ方式とセンターオープンタイプを組み合わせたり、従来方式とサイドオープンタイプを組合せたりすることも可能である。サイドオープンタイプでは、開閉するドアの数量が2枚に限定されず、1枚若しくは3枚以上であってもよい。センターオープンタイプでは、左右のドアのそれぞれが2枚以上であってもよい。
従来方式のドア開閉装置4は、図14に示すように、永久磁石同期電動機41と、モータプーリ47と、減速ベルト48と、減速プーリ49と、駆動プーリ42と、従動プーリ43と、駆動ベルト44とを備える。永久磁石同期電動機41は、かご2の出入口の間口方向(図14の左右方向)に沿って延びる上部フレーム21の上面に取り付けられている。モータプーリ47は、永久磁石同期電動機41の駆動軸に取り付けられている。減速ベルト48は、モータプーリ47及び減速プーリ49間に巻き掛けられている。減速プーリ49は、上部フレーム21の正面の一端側に取り付けられ、モータプーリ47よりも径が大きい。駆動プーリ42は、減速プーリ49と同軸且つ一体に設けられている。駆動ベルト44は、駆動プーリ42及び従動プーリ43間に巻き掛けられている。従動プーリ43は、上部フレーム21の正面の他端側に取り付けられている。以上の従来方式に対し、永久磁石同期電動機41が、モータプーリ47、減速ベルト48、減速プーリ49を介することなく、駆動プーリ42と同軸で直結されるのが、ダイレクトドライブ方式である。
また、センターオープンタイプのドアは、図14に示すように、上部フレーム21の正面にドアレール33が取り付けられている。かごドア3は、ドアハンガ32に取り付けられた一対のローラ34,34がドアレール33上に載置されている。そして、ドアハンガ32を介してドアレール33に吊り下げられている。かかる状態で、かごドア3は、ドアハンガ32及び該ドアハンガ32に取り付けられた連結具35を介してドア開閉装置4の駆動ベルト44に連結されている。
従って、永久磁石同期電動機41によりモータプーリ47が回転すると、減速ベルト48を介して減速プーリ49に回転が伝達され、減速プーリ49と共に駆動プーリ42が回転し、これに伴い、駆動ベルト44が循環し、連結具35及びドアハンガ32を介してかごドア3がドアレール33に沿って往復動して、かごドア3が開閉される。尚、図14に示すエレベータは、駆動ベルト44の一辺側に一方のかごドア3が連結され、駆動ベルト44の他辺側に他方のかごドア3が連結されているため、一対のかごドア3,3が互いに相反する方向に移動する構成となっている。
また、自閉装置14がスプリング形である例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、自閉装置がウエイト形であってもよいし、スプリングリール形であってもよい。
また、回転角計測器がインクリメンタルタイプのエンコーダ46(若しくはパルスジェネレータ)である例を説明したが、これに限定するものではない。アブソリュートタイプのエンコーダやレゾルバを採用してもよい。
1…乗場ドア、2…かご、3,3f,3s…かごドア、4…ドア開閉装置、5…エレベータ制御装置、11…被係合部、12・・・支持部材、13…ドア吊り部材、14…自閉装置、15…フレーム、21…上部フレーム、31…係合部、32f、32s…ドアハンガ、33f,33s…ドアレール、34f、34s…ローラ、35f,35s…連結具、37…減速機構、37a…アーム、37b…減速プーリ、37c…減速ワイヤ、37d…ブラケット、38…終端保持装置、38a…ベース、38b…ローラ、38c…レバー、38d…弾性部、38e…ガイドレール、38f…軸、38g,38h…傾斜部、38i…平坦部、39a…全閉位置検出部、39b…全開位置検出部、41…永久磁石同期電動機、42…駆動プーリ、43…従動プーリ、44…駆動ベルト、45…ドア制御部、46…エンコーダ、47…モータプーリ、48…減速ベルト、49…減速プーリ、451…速度制御部、451a…ドア位置カウンタ、451b…ドア速度カウンタ、451c…磁極位置カウンタ、451d…補正情報記憶部、452…電流制御部、453…電力変換部、454…電流検出部、455…単純カウンタ、456…磁極位置推定部、456a…磁極固定部、456b…磁極情報取得部、456c…磁極情報演算部、P1…全閉位置、P2…全開位置、P3…閉側保持解除位置、P4…開側保持解除位置、Z1…閉保持ゾーン、Z2…開保持ゾーン、Z3…保持解除ゾーン

Claims (5)

  1. 永久磁石を備えた回転子及び電機子巻線を備えた固定子を有し、その回転子が回転することによってエレベータのドアを開閉駆動する永久磁石同期電動機と、
    前記ドアを開ける方向や閉める方向に前記回転子を回転させるために前記電機子巻線に電流を流すドア制御部と、
    前記ドア制御部に対して前記ドアを開けるための戸開指令および前記ドアを閉めるための戸閉指令を出すエレベータ制御装置を備えたエレベータ制御システムであって、
    前記エレベータ制御装置は、エレベータが給電されていない状態から給電されている状態に切換ったと検出した場合、前記永久磁石の磁極位置の認識を更新するための磁極位置推定制御を実施するよう前記ドア制御部に指令することを特徴とするエレベータ制御システム。
  2. 前記エレベータ制御装置は、エレベータが給電されていない状態から給電されている状態に切換ったと検出した直後に、前記磁極位置推定制御を実施するよう前記ドア制御部に指令することを特徴とする、
    請求項1に記載されたエレベータ制御システム。
  3. 永久磁石を備えた回転子及び電機子巻線を備えた固定子を有し、その回転子が回転することによってエレベータのドアを開閉駆動する永久磁石同期電動機と、
    前記ドアを開ける方向や閉める方向に前記回転子を回転させるために前記電機子巻線に電流を流すドア制御部と、
    前記ドア制御部に対して前記ドアを開けるための戸開指令および前記ドアを閉めるための戸閉指令を出すエレベータ制御装置を備えたエレベータ制御システムであって、
    前記エレベータ制御装置は、前記戸開指令を出しても前記ドアが全開位置にならないと検出した場合、または前記戸閉指令を出しても前記ドアが全閉位置にならないと検出した場合、前記永久磁石の磁極位置の認識を更新するための磁極位置推定制御を実施するよう前記ドア制御部に指令することを特徴とするエレベータ制御システム。
  4. 前記エレベータ制御装置は、前記戸開指令を出しても前記ドアが全開位置にならないことを所定回数連続して検出するとエレベータを運行休止にする場合、前記所定回数より1回少ない回数連続して検出した時点で、前記磁極位置推定制御を実施するよう前記ドア制御部に指令することを特徴とする、
    請求項3に記載されたエレベータ制御システム。
  5. 前記エレベータ制御装置は、前記戸閉指令を出しても前記ドアが全閉位置にならないことを所定回数連続して検出するとエレベータを運行休止にする場合、その後所定時間が経過して運行を再開した直後に、前記磁極位置推定制御を実施するよう前記ドア制御部に指令することを特徴とする、
    請求項3に記載されたエレベータ制御システム。
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