JP2018506250A - 乗客移動装置の駆動装置の同期機を始動するステータ電流ベクトルを決定する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ロータ（１２２）およびステータ（１２１）を有する乗客移動装置（１００）の駆動装置（１１０）の同期機（１１１）をスタートするためのステータ電流ベクトル（ＵМａｘ）を決定するための方法に関し、異なるステータ電流ベクトル方向を有する異なるステータ電流ベクトル（Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６）が、複数の通電操作にわたり固定子巻線に加えられ、そこで、ロータにはたらく最小駆動トルクが、同期機（１１１）に生成される、最小ステータ電流ベクトル方向を有する最小ステータ電流ベクトル（Ｕ６）が、異なるステータ電流ベクトル（Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６）より決定され、始動ステータ電流ベクトル方向を有する始動ステータ電流ベクトル（ＵМａｘ）が、最小ステータ電流ベクトル（Ｕ６）から決定され、始動ステータ電流ベクトル（ＵМａｘ）が、同期機（１１１）をスタートするため、固定子巻線に加えられる。【選択図】図２

Description

本発明は、ロータと固定子巻線を有するステータとを有する乗客移動装置の駆動装置の同期機をスタートするためのステータ電流ベクトルを決定する方法に関する。本発明は特に、リニアモータの形態の同期機に適応可能である。

同期機または同期電動機は、例えば、エレベータシステム、エスカレータ、または動く歩道の乗客移動装置の駆動システムに採用される。同期機は、ステータ（一次部）およびロータ（二次部）を有している。ステータまたは一次部は、複数の相巻線を含む固定子巻線を組み込むことができる。特定のステータ電流ベクトル方向を有するステータ電流ベクトルが、固定子巻線に加えられる。この種のステータ電流ベクトルは、固定子巻線に電圧を印加する特徴がある。ロータまたは二次部は、励磁巻線または永久磁石として構成され得る。例えば、この種の同期機は、ロータリモータまたはリニアモータとして構成できる。

最適な効率で同期機を駆動し、ロータに可能な限り最大効率の駆動トルクを生成するため、同相ステータ電流ベクトルが、固定子巻線に加えられなければならない。このため、最適なステータ電流ベクトル方向を有する対応するステータ電流ベクトルが、固定子巻線に加えられる。この最適なステータ電流ベクトル方向は、ステータに対するロータの相対的方向に依存している。

これは、リニアモータによって駆動される乗客移動装置において特に重要である。例えば、エレベータシステムにおいて、ブレーキの解除は、不快な沈降運動、またさらには落下に対してエレベータケージを保護するために、潜在的に満員のエレベータケージの重量と少なくとも一致するような駆動トルクのリニアモータによる適用と正確に同期しなければならない。

特に同期機の起動または始動において、ステータおよびロータの相対的な向きは、通常既知ではない。この方向は、センサ、例えば、インクリメンタルトランスデューサ、により判定することができるが、センサは通常、最初に特定の基準信号を検出する必要があるため、多くの場合、複数の電気回転、または一定のロータの動きが必要とされる。例えば、インクリメンタルトランスデューサは、最初に特定の基準マーカを検出する必要がある。

この基準信号が検出され、センサによりステータおよびロータの方向が特定されるまで、最適なステータ電流ベクトル方向は、その他の手段、例えば、「試験励磁」により一般的に決定される。

しかし、多くの場合、この種の試験励磁は、乗客移動装置における同期機への適用には不向きである。一般的に、これらの試験励磁は、ロータが十分な程度動くことが可能なときだけ確実に駆動できる。

しかし、一般的に、例えばエレベータシステムにおいて、特に同期機の起動または始動は、このようにはならない。例えば、エレベータシステムのブレーキ（保持ブレーキ）が作動された場合、同期機はほとんど動くことができない。さらに、エレベータシステムにおいて、同期機のロータと荷重（キャビンまたはつり合いおもり）との間に、機械的な遊びはほんの少ししか許されない。したがって、試験励磁では、ロータは、ほんの限られた動きだけが可能である。エレベータシステムにおいて、この種の試験励磁により最適なステータ電流ベクトル方向を確実に判定することは、一般的に不可能である。

ＤＥ１９６０４７０１Ｃ１において、最初のロータ位置を決めるため、試験励磁を行って、パワーまたはトルクセンサにより、ロータ上におけるその影響を検出、評価することが提案されている。これはロータリー駆動装置には適当かもしれない。リニア駆動装置においては、この目的の対応するセンサは、駆動装置の全体の長さ（乗客移動装置のいくつかのケースにおいては、数百メートルの長さ）に渡って必要とされるため、高コストとなる。

したがって、乗客移動装置の駆動装置の同期機をスタートするのにステータ電流ベクトルを確実に特定するための改善されたオプションを提案することが望ましい。

本発明によると、乗客移動装置の駆動装置の同期機をスタートするステータ電流ベクトルを特定する方法、独立請求項の特徴を有する乗客移動装置のための駆動装置および対応する乗客移動装置が開示されている。有利な構成は、従属項および以下の説明に記載されている。

乗客移動装置は、エレベータシステム、エスカレータ、または動く歩道として特に構成される。同期機は、ロータまたは二次部と、複数の相巻線を含む固定子巻線を有するステータまたは一次部とを有する。特に、同期機は、三相巻線を有する三相同期機として構成される。

同期機は、特にロータリモータ、またはリニアモータとして構成される。この種のロータリモータは、例えば、エレベータシステムの滑車駆動装置に採用される。ロータリモータは、例えば歯車列を介して滑車に連結して、滑車を駆動することができる。この種のロータリモータはまた、例えば、エスカレータ、または動く歩道において可動式コンベアを駆動するために採用される。

リニア駆動装置において、一次部または二次部は、静止要素として構成される。リニア駆動装置のその他の要素は、可動なものとして構成され、静止要素に沿って移動可能である。エレベータシステムにおいて、リニア駆動装置の可動要素は、例えば、キャビンまたはキャビンのつり合いおもりの上に配置され得る。エレベータシャフトにおいて、リニア駆動装置の静止要素は、例えば、レールとして構成できる。

本発明の方法によれば、始動ステータ電流ベクトル方向を有する始動ステータ電流ベクトルが決定され、同期機をスタートするため固定子巻線にそれが加えられる。この始動ステータ電流ベクトルが固定子巻線上に印加された場合、対応する電流が、特に同相で、その固定子巻線に印加され、同期機を最適な効率で駆動できる。本発明によれば、始動ステータ電流ベクトルは、直接特定されず、最小ステータ電流ベクトル方向を有する最小ステータ電流ベクトルにより間接的に特定される。この最小ステータ電流ベクトルを加えるにあたって、ロータにはたらく最小駆動トルクが、同期機に生成される。

このため、異なるステータ電流ベクトル方向を有する異なるステータ電流ベクトルが、（特に連続的な）複数の通電操作のなかで、固定子巻線上に印加される。

これら異なるステータ電流ベクトルから、最小ステータ電流ベクトル方向を有する最小ステータ電流ベクトルが決定される。この最小ステータ電流ベクトルから始動ステータ電流ベクトル方向を有する始動ステータ電流ベクトルが決定され、始動ステータ電流ベクトルが、同期機を始動させるために固定子巻線に印加される。

この複数の通電操作は、それぞれのケースで、同じ振幅を有する異なるステータ電流ベクトルで具体的には実行される。このため、比較的小さい振幅がとりわけ選択される。

それぞれのケースにおいて、ステータ電流ベクトル方向を有する異なるステータ電流ベクトルが、固定子巻線に適用される電流のそれぞれの特性を示す。とりわけ、ステータ電流ベクトルは、それぞれ、多相直流の特性を示す。異なるステータ電流ベクトルは、具体的には、対応する空間ベクトル図（特に固定されたステータにおけるαβ座標系）において、空間ベクトルまたは電流空間ベクトルとして考慮され得る。ステータ電流ベクトルまたは電流空間ベクトルは、とりわけ、複素平面におけるベクトルまたは指標として考慮される。具体的には、最小ステータ電流ベクトルは、基準軸と平行な方向となる。最大ステータ電流ベクトルは、具体的には、さらなる基準軸（明確には同じ）に対して垂直な方向になる。

特に、最小ステータ電流ベクトルが特定されるまで、複数の通電操作が実行されるか、または異なるステータ電流ベクトルが固定子巻線上に連続的に加えられる。代替的に、既定回数の通電操作を実行して、その後、実行された通電操作で印加されたすべてのステータ電流ベクトルから最小ステータ電流ベクトルを決定してもよい。

また、特に、２つの最小ステータ電流ベクトル方向を有する２つの最小ステータ電流ベクトルが決定され、それにより、ロータにはたらく最小駆動トルクが、各ケースにおいて生成される。これら２つの最小ステータ電流ベクトル方向は、１８０°の角度で明確に分離される。このケースにおいて、始動ステータ電流ベクトルが、特に、これら２つの最小ステータ電流ベクトルから決定できる。

本発明によると、始動ステータ電流ベクトルを決定するため、ロータ上にはたらく駆動トルク、または同期機に生成されたパワーは、明確および正確には決定されない。特に、動き、回転速度、または同期機の速度は、明確および正確に決定される必要がない。本発明の目的は、駆動トルクまたは何らかの動きが同期機で生じているかどうかが特定されるだけである。この動き、このトルク、対応する回転速度、または対応する速度の特定の値は、重要ではない。

本発明によると、複数の通電操作において、最小ステータ電流ベクトルが認識される。特定のステータ電流ベクトルが印加され、駆動トルクが生成された場合、特定の大きさの駆動トルク、特定の対応する動き、回転速度、および速度の生成に拘わらず、前記特定のステータ電流ベクトルは、所望の最小ステータ電流ベクトルであることから排除できる。

したがって、本発明の目的において、同期機の十分な動き、またはロータの十分な転移または動きを保証する必要がない。本発明の目的において、駆動トルクまたは同期機の動きを決定できるセンサは、いかなる必要条件もない。そのようなセンサの潜在的な最小の測定値または動作可能な範囲内、例えば、インクリメンタルトランスデューサ上の一増加分以内でさえ、本発明は、正確かつ効率的に実行可能である。

本発明の方法の内容において、特に、駆動トルクの方向または駆動トルクから生じる動きの方向は十分に検出され、評価されるが、駆動トルクの大きさまたは動きの大きさは、検出、評価されない。したがって、採用するセンサテクノロジは、正確な大きさを特定する必要がないため非常に費用効率があると同時に、より信頼できる設計とすることができる。

特に、駆動トルクの検出には、ロータに堅く連結された加速度センサが適当である。この加速度センサは、例えば、エレベータキャビンのエレベータケージに適合できる。最小の急な動きでさえ加速度センサにより検出でき、それにより、駆動トルクがあることが結論づけられる。さらに、加速度センサは、駆動トルクの方向を推測可能である。乗客移動装置の分野において採用される非常に長いリニアモータの場合でさえ、すべての可能性のあるロータ位置に印加される試験的な駆動トルクの方向を検出するのに１つの加速度センサで十分可能である。

同期機の起動または始動において、ステータとロータの相対的な向きは、通常は既知ではない。本発明により、同期機の最適な始動を可能とする始動ステータ電流ベクトルを、迅速かつ効率的に決定することができ、同期機を最適に駆動することができる。ここで、複数の電気回転または同期機の特定の動作は、最初必要とされない。特に、対応するセンサが、最初に特定の基準信号を検出する必要がない。

好ましくは、始動ステータ電流ベクトルから、駆動装置の次のルーチンサービスの、コミュテータオフセット（コミュテータ変位）を特定する。コミュテータオフセットは、実際のロータ位置またはロータ設定（例えば、ロータの角度位置）と、ロータ位置センサ（例えば、インクリメンタルトランスデューサ）からの測定信号との関係を確立し、ステータの相巻線の正確な交流励磁に必要とされる。

したがって、コミュテータオフセットは、実際のロータ位置と、ロータ位置センサによって検出されたロータ位置との間の位相変位を示す。このコミュテータオフセットが既知であれば、そのコミュテータオフセットにより修正された、同期機を作動させるための測定ロータ位置を確立することができる。しかし、この場合のように、コミュテータオフセットが既知でない場合、事実のように、例えば、同期機の始動時に、ロータ位置センサによって伝達された測定信号と、実際のロータ位置との間の関係が最初に特定されなければならない。

始動ステータ電流ベクトルが特定されることにより、実際のロータ位置を最終決定することができる。始動ステータ電流ベクトルを加えるにあたって、ロータは、最大の動きを生じるロータ位置にあることとなる。それゆえ、コミュテータオフセットを、始動ステータ電流ベクトルから決定できる。

好ましくは、様々なステータ電流ベクトルから、ゼロステータ電流ベクトル方向を有するゼロステータ電流ベクトルが、最小ステータ電流ベクトルとして決定される。最小ステータ電流ベクトルでは、同期機において、ロータにはたらく駆動トルクが実質的にないか、または少なくともほとんど生成されない。さらに好ましくは、最小ステータ電流ベクトルから、最大ステータ電流ベクトル方向を有する最大ステータ電流ベクトルが、始動ステータ電流ベクトルとして決定される。最大ステータ電流ベクトルでは、ロータにはたらく最大駆動トルクが同期機に生成される。

ゼロステータ電流ベクトルは、特に、基準軸と平行であり、最大ステータ電流ベクトルは、特に、前記基準軸と垂直である。したがって、ゼロステータ電流ベクトルおよび最大ステータ電流ベクトルは、特に、互いに直交している。ゼロステータ電流ベクトル方向に、＋９０°または−９０°の角度値を加え、最大ステータ電流ベクトル方向を決定することにより、最大ステータ電流ベクトルは、特に、ゼロステータ電流ベクトルから決定することができる。

２つの最小ステータ電流ベクトルが決定されると、２つのゼロステータ電流ベクトルが、特に決定される。２つのゼロステータ電流ベクトルは、基準軸に対して平行であり、それぞれ１８０°異なり、反対方向に向いている。特に、最大ステータ電流ベクトルは、これら２つのゼロステータ電流ベクトルと直交している。

好ましくは、既定基準に基づき、複数の通電操作のステータ電流ベクトルが、それぞれ決定または選択される。特に、現在のステータ電流ベクトル方向を持つ現在のステータ電流ベクトルを有する、複数の通電操作のうちの現在の通電操作の実行の後に、次のステータ電流ベクトル方向を有する次のステータ電流ベクトルが、既定基準に従い、複数の通電操作のうちの次の通電操作ため、特にそれぞれのケースにおいて、決定または選択される。それぞれのケースにおいて、次のステータ電流ベクトル方向は、現在のステータ電流ベクトル方向を参照して好ましくは決定される。有利には、次のステータ電流ベクトル方向は、それぞれの角度値が、現在のステータ電流ベクトル方向に加えられるか、減じられることにより、それぞれのケースにおいて決定される。

本発明の第１の好適な実施例によれば、一定の角度値が、複数の通電操作で選択される。この一定の角度値は、それぞれのケースにおいて、現在のステータ電流ベクトル方向に加えられるか、前記現在のステータ電流ベクトル方向から減じられるが、加えられたほうが好ましい。結果的に、連続的な通電操作それぞれのためのステータ電流ベクトル方向が、それぞれのケースにおいて一定および固定の角度値だけ増減される。この一定の角度インターバルは、例えば、１°、２°または５°とすることができる。

特に、複数の通電操作において、所望の最小ステータ電流ベクトルが、同定または特定されるまで、異なるステータ電流ベクトルが、固定子巻線上に連続的に加えられる。代替的に、既定数の通電操作を実行してもよい。例えば、それぞれのケースにおいて一定の角度値５°を加えることにより、０°から３６０°の範囲の異なるステータ電流ベクトル方向を判定することができる。この場合、特に、７２の異なる通電操作が実行される。

本発明の第２の好適な実施例によれば、異なる角度値が、複数の通電操作のそれぞれで選択される。有利には、複数の通電操作の次の通電操作それぞれの角度値が、それぞれのケースにおいて減少され、好ましくは半減させられる。角度値は、したがって、連続的に、また反復して、減少または半減される。それゆえ、一貫してより小さい角度値が、それぞれのケースにおいて、既定のステータ電流ベクトル方向に加えられ、またはそこから減じられる。１つの通電操作から次の通電操作へと、ステータ電流ベクトル方向は、徐々により小さな角度値だけ調整される。

特に、角度値は、初期値９０°となっている。複数の通電操作のうちの最初の第１ステータ電流ベクトル方向は、例えば、ランダムに選択される。角度値の初期値９０°は、したがって、複数の通電操作うちの第２の第２ステータ電流ベクトル方向を決定するため、この第１ステータ電流ベクトル方向に加えられるか、またはそこから減じられる。このケースにおいて、第３ステータ電流ベクトル方向を決定するため、角度値４５°が、この第２のステータ電流ベクトル方向に加えられるか、またはそこから減じられる。次に、角度値２２．５°が、この第３ステータ電流ベクトル方向に加えられるか、またはそこから減じられる。具体的には、この角度値の増減は、既定のしきい値、例えば１°を下回るまで続けられる。より具体的には、この角度値の増減は、最小ステータ電流ベクトルが決定されるまで実行され得る。

この方法により、最小ステータ電流ベクトルの方向が、ちょうど５回の通電操作の後、６°よりも少ない角度範囲に狭められ、ちょうど９回の通電操作の後、０．５°よりも少ない角度範囲に狭められる。

それぞれの角度値が、現在の複数の通電操作のうちの現在のステータ電流ベクトル方向に加えられるか、減じられるかどうかは、それぞれのケースにおいて好ましくはロータ上にはたらき、現在の複数の通電操作で生成された駆動トルクにしたがって決定され、さらに好ましくは、現在の複数の通電操作で生成されたロータの動きの動作方向をもとに決定される。動作方向が変わった場合、角度値のしるしもまた変わる。それゆえ、角度値は、最小駆動トルクが生成されるか、または同期機にさらなる動きが生じなくなるまで、加えられたり、減じられたりする。この場合、複数の通電操作において、最小駆動トルクが生成されるか、または動きが生じなくなった場合、最小ステータ電流ベクトルが同定される。各角度値が加えられるか、減じられるかのこの種の決定は、角度値が可変の場合で特に好適である。

さらに上述されたように、同期機の動き、または対応する駆動トルク、対応する回転速度、または対応する速度が、特定かつ正確な方法で決定される必要はない。この動きまたは駆動トルクの方向だけが特定される。本発明の目的において、同期機が十分に動ける必要はない。可能な限り最小の同期機の動きにおいてさえ、動きの方向を決定できる。本発明のこの構成において、同期機の駆動トルクまたは動きを特定できるセンサに必要なものはない。この構成は、そのようなセンサの可能な限り最小の測定範囲または動作範囲内で、正確かつ効率的に実行できる。

好ましくは、角度値は、同期機の複数のうちの現在の通電操作において、マイナス方向の動きが生じた場合、複数のうちの現在の通電操作の現在のステータ電流ベクトル方向に加えられる。同期機の複数のうちの現在の通電操作において、プラス方向の動きが生成された場合、角度値は、複数のうちの現在の通電操作の現在のステータ電流ベクトル方向から好ましくは減じられる。

好ましくは、最小ステータ電流ベクトルを特定した後、同期機に最小ステータ電流ベクトルを加えて、ロータにはたらく最小駆動トルクが生成されたかどうかがチェックされる。このチェックの過程において、特定された最小ステータ電流ベクトル方向における異なるステータ電流ベクトルが、異なる振幅で、複数のさらなる通電操作において固定子巻線に加えられる。それぞれのケースにおいて、同期機の前記複数のさらなる通電操作で、ロータにはたらく最小駆動トルクが、それぞれ生成されたかどうかがチェックされる。

したがって、最小ステータ電流ベクトルが、正確に特定されたかどうかを検証することができる。この複数のさらなる通電操作で、最小駆動トルクが、それぞれのケースで実際に生成された場合、決定された最小ステータ電流ベクトルから始動ステータ電流ベクトルを決定できる。そうでない場合、特に、本発明の好ましい実施形態が再び実行され、さらなる最小のステータ電流ベクトルが決定される。

有利には、複数のうちの現在の通電操作の前に、現在のステータ電流ベクトル方向を有する現在のステータ電流ベクトルが固定子巻線に加えられるにあたり、現在のステータ電流ベクトル方向に対して逆のステータ電流ベクトル方向を有する逆のステータ電流ベクトルが、固定子巻線に加えられる。すなわち、現在のステータ電流ベクトル方向と、逆のステータ電流ベクトル方向は、１８０°オフセットしている。現在および逆のステータ電流ベクトルは、したがって、互いに平行であるが、逆方向に延びている。この逆の通電操作および複数のうちの現在の通電操作の振幅および持続時間は、特に、同値で選択される。この逆の通電操作によって、特に、駆動システムのドライブトレインの融通性を完全に活かすことができることが保証される。さらに、完全に停止するのを防ぐことができる。

この逆の通電操作は、特に、複数の通電操作のそれぞれの操作前か、複数の通電操作のうちの特定数の前だけ、例えば１つおきに実行される。とりわけ、複数の通電操作のうちの第１の通電操作の前、第１ステータ電流ベクトル方向を有する第１ステータ電流ベクトルが固定子巻線に加えられるにあたって、第１ステータ電流ベクトル方向に対して逆のステータ電流ベクトル方向を有する逆のステータ電流ベクトルが、固定子巻線に加えられる。

好ましくは、複数の通電操作にあたって、異なるステータ電流ベクトルのそれぞれが、特定の時間間隔で固定子巻線に加えられる。特に、複数の通電操作のそれぞれのこの時間間隔は、同じ長さに選択できる。好ましくは、この時間間隔は、７５ｍｓ、５０ｍｓ、または２５ｍｓである。とりわけ、逆の通電操作の場合におけるそれぞれの逆のステータ電流ベクトルもまた、既定の時間間隔でそれぞれ加えられる。さらに、既定の時間間隔と等しいポーズまたは待ち時間が、好ましくは、複数の通電操作、および、適用可能である場合は、複数の逆の通電操作のそれぞれの間に適用される。この時間間隔は、特に、複数の通電操作それぞれにおいて同じに選択され、好ましくは、７５ｍｓ、５０ｍｓ、または２５ｍｓである。

本発明は、さらに、乗客移動装置の駆動装置、およびそのような駆動装置を有する乗客移動装置に関する。本発明の乗客移動装置の駆動装置は、ロータと、複数の相巻線を含む固定子巻線を有するステータとを有する同期機を具える。駆動装置は、さらに、本発明による方法の好ましい実施形態を実行するため設計された制御ユニットを具える。本発明によるこの駆動装置および乗客移動装置の構成は、同様に本発明の上記方法の記載から生じる。

さらに、本発明の利点および構成は、この記載および添付の図面から生じる。

前記特徴および以下に記載の特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ指示された組合せに適用可能なだけでなく、その他の組合せや、分離にも適用可能であることは理解されたい。

本発明は、例示的な実施形態で図面に概略的に示され、当該図面を参照しながら本発明を以下に説明する。

図１は、本発明における駆動装置の好ましい構成を有する、本発明における乗客移動装置の好ましい構成の概略図を示す。 図２は、本発明における方法の好ましい実施形態にて決定され得る、ステータ電流ベクトル図の概略図を示す。 図３は、本発明における駆動装置の好ましい構成を有する、本発明における乗客移動装置の代替的な好ましい構成の概略図を示す。 図４は、本発明における駆動装置の好ましい構成を有する、本発明における乗客移動装置のさらなる代替的な好ましい構成の概略図を示す。

図１は、本発明における乗客移動装置の好ましい構成の概略図を示しており、符号１００で表されている。この例では、乗客移動装置は、エレベータシステム１００として構成されている。

エレベータシステム１００は、エレベータシャフト１０１内にて動くように配置されたキャビン１０２を具える。キャビン１０２は、サスペンションロープ１０３で吊るされ、滑車１０４および偏向滑車１０５を介して、つり合いおもり１０６に連結されている。

エレベータシステム１００は、本発明による駆動装置１１０の好ましい構成を具え、その駆動装置は、この例では、滑車駆動装置として構成されている。滑車駆動装置１１０は、滑車１０４と、ロータリモータとして構成されている同期機１１１とを具える。同期機１１１は、シャフト１１２を介して滑車１０４に連結され、その滑車を駆動できる。滑車駆動装置１１０はさらに、制御ユニット１１３を具え、同期機１１１を動かし、符号１１４で識別される。

同期機１１１は、例えば、三相同期機として構成される。ステータ１２１または同期機１１１の一次部は、例えば、三相巻線を有する固定子巻線を具える。ロータ１２２または同期機１１１の二次部は、例えば、励磁巻線または永久磁石配列を具える。ステータ１２１の相巻線は、パワーコンバータ回路１２３に連結されている。このパワーコンバータ回路１２３は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）（図１において、例示的な目的のみで、単一のＭＯＳＦＥＴを示す）のような適当なスイッチ素子を具える。パワーコンバータ回路１２３の個々のスイッチ素子は、制御ユニット１１３によって操作される。

滑車１０４を駆動するため、同期機１１１を通電する。これによりロータリステータ電流ベクトルが、同期機１１１の固定子巻線に加えられる。最適効率で同期機１１１が稼働し、ロータに対して可能な限り最大の駆動トルクを生じさせるためには、同相のステータ電流ベクトルが、固定子巻線に加えられなければならない。それに従い最大ステータ電流ベクトルが固定子巻線に加えられ、ロータにはたらく最大駆動トルクが同期機１１１に生成される。慣例上、最大ステータ電流ベクトルは、９０°の角度で、ロータの磁束を導く。

特に、同期機１１１の起動または始動において、この最大ステータ電流ベクトルは既知ではない。同期機１１１の始動のため、適切な始動ステータ電流ベクトルが、最初に決定されなければならない。

このため、制御ユニット１１３は、本発明による方法の好ましい実施形態を実行するよう設計されている。この好ましい実施形態では、複数の通電操作にあたり、異なるステータ電流ベクトル方向を有する異なるステータ電流ベクトルが、固定子巻線に連続的に加えられる。これら異なるステータ電流ベクトルから、ロータにはたらく駆動トルクを生成しない最小ステータ電流ベクトルが、まず決定される。この最小ステータ電流ベクトルから、最大ステータ電流ベクトルが、始動ステータ電流ベクトルとして決定される。

以下、この好ましい実施形態を、図２を参照して説明する。図２は、ステータ電流ベクトル図、または好ましい実施形態において決定され得る、固定されたステータのαβ座標システムにおける空間ベクトル図の概略を示す。図２ａから２ｈにおける８つのステータ電流ベクトル図はそれぞれ、本発明における方法の、好ましい実施形態において実行される複数の通電操作のうちの１つの特性を示す。

ステータ電流ベクトルまたは電流指標が、ベクトルまたは指標としてステータ電流ベクトル図に示されている。ステータ電流ベクトルは、同期機１１１の固定子巻線の通電の特性を示す。すべてのステータ電流ベクトルが、αβ座標システムの原点を交差し、中心が原点と一致する円の周囲で終わる。ステータ電流ベクトルのステータ電流ベクトル方向は、基準軸に対する相対角度で示される。

図２ａから２ｈのステータ電流ベクトル図に、それぞれのケースにおける円が示されている。これらの円は、第１基準軸により、２つ半円に分けられる。図２ａから２ｈにおいて、この第１基準軸は記号“Ｆ_ｍｉｎ”で示されている。第１の半円が記号“＋”で示され、第２の半円は、記号“−”によって示されている。

第１基準軸は、始動ロータ位置における例示的な最小方向を与える。この最小方向に向けられた、または第１基準軸に平行なステータ電流ベクトルは、同期機１１１における最初のロータ位置で、それぞれ駆動トルクを生成しない最小ステータ電流ベクトル方向を有する最小ステータ電流ベクトルとして示される。

同期機１１１において、本実施例における、第１の半円内に配向されたステータ電流ベクトルを加えると、プラス方向の動きまたは駆動トルクが、それぞれ生成される。反対に、この例示において、第２の半円内に配向されたステータ電流ベクトルを加えると、マイナス方向の動きまたは駆動トルクが、同期機１１１にそれぞれ生成される。

第２基準軸は、最初のロータ位置における例示的な最大方向を与える。本例においては、この第２基準軸は、第１基準軸と直交するように向いている。図２ａから図２ｈにおいて、この第２基準軸は、記号“Ｆ_ｍａｘ”で示されている。この最大方向に向けられた、または第２基準軸に平行なステータ電流ベクトルは、同期機１１１において、最初のロータ位置で最大駆動トルクを生成する、最大ステータ電流ベクトルとして示される。

異なるステータ電流ベクトルで複数の通電操作を実行する、本発明による方法の好ましい実施形態を以下に記載する。

図２ｂは、第１ステータ電流ベクトル方向を有する、第１ステータ電流ベクトルＵ_１を有する複数の通電操作の最初の通電操作を示す。この第１ステータ電流ベクトルＵ_１は、例えば、同期機１１１の停止と想定されるコミュテータオフセットと一致する方向を向いている。

この最初の通電操作が実行される前に、図２ａに基づく逆通電操作が、第１ステータ電流ベクトル方向とは逆のステータ電流ベクトル方向を用いてまず実行される。この逆のステータ電流ベクトル方向は、１８０°の角度で、第１ステータ電流ベクトル方向からオフセットしている。Ｕ_１ ^＊で図２ａに示される逆のステータ電流ベクトルが、固定子巻線に加えられる。その後、図２ｂにおいて、複数の通電操作の最初の操作が実行される。図１からわかるように、第１ステータ電流ベクトルＵ_１と逆のステータ電流ベクトルＵ_１ ^＊は、平行であるが、反対方向を向いている。

その後、図２ｃにおいて、複数の通電操作の第２の通電操作が、第２ステータ電流ベクトル方向を有するステータ電流ベクトルＵ_２を用いて実行される。第２ステータ電流ベクトル方向を有する第２ステータベクトルＵ_２が固定子巻線に加えられる前に、さらなる逆通電操作を実行して、第２ステータ電流ベクトル方向から１８０°の角度オフセットしたステータ電流ベクトル方向を有する逆のステータ電流ベクトルＵ_２ ^＊が固定子巻線に加えられる。

複数の通電操作のうちの以降の通電操作である、以降のステータ電流ベクトル方向のそれぞれが、それぞれのケースで決定される。その場合、異なる角度値が、複数のうちの現在の通電操作の現在のステータ電流ベクトル方向に加えられるか、減じられる。この異なる角度値は、複数の通電操作のうちの以降の通電操作のそれぞれのケースで半分にされる。

したがって、第１の角度値が、第１ステータ電流ベクトル方向に加えられるか、減じられるかして、第２ステータ電流ベクトル方向が決定される。本例において、この第１の角度値は９０°である。

各角度値が加えられるか、減じられるかどうかは、最初のロータ位置で同期機１１１に生成された現在の動きの方向による。図２ｂの第１ステータ電流ベクトルＵ_１からわかるように、同期機１１１における最初の通電操作は、プラス方向の動きを生成する。そのようなプラス方向の動きにおいては、それぞれの角度値は減じられる。

第１の角度値９０°が、第１ステータ電流ベクトル方向から減じられ、このようにして第２ステータ電流ベクトル方向が決定される。

図２ｃの第２ステータ電流ベクトルＵ_２から分かるように、同期機１１１の複数の通電操作のうちの第２の通電操作もまた、プラス方向の動きを生成する。第２の角度値４５°が、第２ステータ電流ベクトル方向から減じられ、このようにして第３ステータ電流ベクトル方向が決定される。

図２ｄによれば、複数の通電操作のうちの第３の通電操作が、第３ステータ電流ベクトル方向を有する第３ステータ電流ベクトルＵ_３を用いて実行される。この第３の通電操作の前に、逆通電操作が、逆のステータ電流ベクトルＵ_３ ^＊を用いて実行される。同期機１１１における最初のロータ位置に関して、複数の通電操作のうちの第３の通電操作が、マイナス方向の動きを生成する。第３の角度値２２．５°が、第３ステータ電流ベクトル方向に加えられ、このようにして第４ステータ電流ベクトル方向が決定される。

図２ｅによれば、複数の通電操作の第４の通電操作が、第４ステータ電流ベクトル方向を有する第４ステータ電流ベクトルＵ_４を用いて実行される。この第４の通電操作の前に、（任意の）逆通電操作が、逆のステータ電流ベクトルＵ_４ ^＊を用いて実行される。最初のロータ位置に関して、複数の通電操作うちの第４の通電操作は、再びプラス方向の動きを生成する。第５ステータ電流ベクトル方向を決定するため、第４ステータ電流ベクトル方向から、第４の角度値１１．２５°が、したがって減じられる。

この第５ステータ電流ベクトル方向では、図２ｆによれば、逆のステータ電流ベクトルＵ_５ ^＊を有する逆通電操作が最初に実行され、その後、第５ステータ電流ベクトルＵ_５を有する複数の通電操作の第５の通電操作が実行される。最初のロータ位置に関して、複数の通電操作のうちの第５の通電操作が、マイナス方向の動きを生成する。第６ステータ電流ベクトル方向を決定するため、第５ステータ電流ベクトル方向に、第５の角度値５．６２５°が加えられる。

図２ｇによれば、この第６ステータ電流ベクトル方向、および対応する第６ステータ電流ベクトルＵ_６を用いて、複数の通電操作のうちの第６の通電操作が実行される。あらかじめ、（任意の）逆通電操作が、逆のステータ電流ベクトルＵ_６ ^＊を用いて実行される。

この第６ステータ電流ベクトルＵ_６は第１基準軸と平行であり、最初のロータ位置のために同期機にそのベクトルを加えても、駆動トルクや動きが生じない。この第６ステータ電流ベクトルＵ_６は、所望の最小ステータ電流ベクトルを示す。第６ステータ電流ベクトル方向は、所望の最小ステータ電流ベクトル方向を示す。

この最小ステータ電流ベクトルＵ_６およびこの最小ステータ電流ベクトル方向から、最初のロータ位置に関する最大ステータ電流ベクトルＵ_maxを決定するために、図２ｈのように、最小ステータ電流ベクトル方向に角度値９０°が加えられるか、減じられる。この角度値９０°が加えられるか減じられるかどうかは、特に、同期機１１１の始動における所望の動きの方向次第である。同期機１１１の始動のため、この最大ステータ電流ベクトルＵ_maxが、始動ステータ電流ベクトルとして固定子巻線に加えられる。

さらに、この最大ステータ電流ベクトルＵ_maxから、コミュテータオフセットが、同期機１１１の次のルーチン操作のため決定される。このコミュテータオフセットは、実際のロータ位置と、ロータ位置センサからの測定信号との関係を確立し、ステータ１２１の相巻線の正確な交流励磁に必要とされる。

図２ａから図２ｇによる、各通電操作および逆通電操作は、それぞれのケースにおいて、既定の時間間隔５０ｍｓで実行され、同様に、図２ａから図２ｇによる通電操作のそれぞれの間にそれぞれのケースにおいて、既定の時間間隔５０ｍｓで、ポーズが入る。さらに、図２ａから図２ｇによる、これら通電操作のそれぞれが、同じ振幅で実行される。

第１ステータ電流ベクトルＵ_１を有する第１通電操作および／または逆のステータ電流ベクトルＵ_１ ^＊を有する対応する逆通電操作において、動きが検出されなかった場合、動きが確立されるまで、高い振幅で通電操作が繰り返される。この場合に、動きが検出されずに、規定できるしきい値まで振幅が増加した場合、この第１の方向が、最小ステータ電流ベクトル方向として確立される。

さらに明確には、最小ステータ電流ベクトル方向が確立されることによる、それぞれの最後の通電操作に加え、さらなる複数の通電操作を実行してもよい。この複数のさらなる通電操作において、確立された最小ステータ電流ベクトル方向を有する様々なステータ電流ベクトル、およびそれぞれが異なる振幅の様々なステータ電流ベクトルが、固定子巻線にそれぞれ加えられる。ここで、それぞれのケースにおいて、ロータにはたらく駆動トルクが同期機に生成されていないか、確立された最小ステータ電流ベクトル方向が、実際に望ましい最小ステータ電流ベクトル方向であるかどうかがチェックされる。

図３は、同期機として本発明により稼働されるリニアモータ駆動システムを有する、エレベータシステム１００を示している。ここで、同期機は、本質的にエレベータシャフト１０１の全高にわたって延びる、縦構成のステータ１２１を具える。ステータ１２１は、エレベータシャフトに沿って動く磁場を生成する。ロータ１２２は、エレベータケージ１０２にしっかりと固定され、動磁場により作動する。ロータに堅く連結された加速度センサ１２４により、エレベータケージおよび／またはロータ１２２の最小の動きを検出できる。その他の設計および機能は、実質的に図１および図２に示される構成と一致する。

図４は、本発明により、同期機として稼働されるリニアモータ駆動システムを有する動く歩道１００を示す。ここで、同期機は、本質的に動く歩道の全長にわたって延びる、縦構成のステータ１２１を具える。ステータ１２１は、歩道の長さに沿って移動する磁場を生成する。ロータ１２２は、パレット１２５にしっかりと固定され、動磁場により作動する。ロータに堅く連結された加速度センサ１２４により、パレット１２５および／またはロータ１２２の最小の動きを検出できる。代替的に、動く歩道に設けられた位置センサを、パレットの動きを検出するために使用してもよい。その他の設計および機能は、実質的に図１から図３に示される構成と一致する。

１００ 乗客移動装置（エレベータシステム、動く歩道）
１０１ エレベータシャフト
１０２ キャビン
１０３ サスペンションロープ
１０４ 滑車
１０５ 偏向滑車
１０６ つり合いおもり
１１０ 駆動装置、滑車駆動装置
１１１ 同期モータ、ロータリモータ、リニアモータ
１１２ シャフト
１１３ 制御ユニット
１１４ 同期モータ作動システム
１２１ ステータ、一次部
１２２ ロータ、二次部
１２３ パワーコンバータ回路
１２４ 加速度センサ
１２５ パレット

α 座標軸
β 座標軸
Ｆ_mｉｎ 第１基準軸
Ｆ_Мａｘ 第２基準軸
Ｕ_１ 第１ステータ電流ベクトル
Ｕ_２ 第２ステータ電流ベクトル
Ｕ_３ 第３ステータ電流ベクトル
Ｕ_４ 第４ステータ電流ベクトル
Ｕ_５ 第５ステータ電流ベクトル
Ｕ_６ 第６ステータ電流ベクトル、最小ステータ電流ベクトル
Ｕ_１ ^＊ 逆のステータ電流ベクトル
Ｕ_２ ^＊ 逆のステータ電流ベクトル
Ｕ_３ ^＊ 逆のステータ電流ベクトル
Ｕ_４ ^＊ 逆のステータ電流ベクトル
Ｕ_５ ^＊ 逆のステータ電流ベクトル
Ｕ_６ ^＊ 逆のステータ電流ベクトル
Ｕ_Мａｘ 最大ステータ電流ベクトル

Claims (15)

1. ロータ（１２２）と、固定子巻線を含むステータ（１２１）とを有する乗客移動装置（１００）の駆動装置（１１０）の同期機（１１１）、特にリニアモータ（１１１）、を始動させるためのステータ電流ベクトル（Ｕ_Мａｘ）を決定する方法において、
   異なるステータ電流ベクトル方向を有する異なるステータ電流ベクトル（Ｕ_１、Ｕ_２、Ｕ_３、Ｕ_４、Ｕ_５、Ｕ_６）が、複数の通電操作にわたり前記固定子巻線に加えられるステップと、
   ロータにはたらく最小駆動トルクが同期機（１１１）に生成される、最小ステータ電流ベクトル方向を有する最小ステータ電流ベクトル（Ｕ_６）が、前記異なるステータ電流ベクトル（Ｕ_１、Ｕ_２、Ｕ_３、Ｕ_４、Ｕ_５、Ｕ_６）から特定されるステップと、
   前記最小ステータ電流ベクトル（Ｕ_６）から、始動ステータ電流ベクトル方向を有する始動ステータ電流ベクトル（Ｕ_Мａｘ）が決定されるステップと、
   前記始動ステータ電流ベクトル（Ｕ_Мａｘ）が、前記同期機（１１１）をスタートするため、前記固定子巻線に加えられるステップと、
   を具えることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記様々なステータ電流ベクトル（Ｕ_１、Ｕ_２、Ｕ_３、Ｕ_４、Ｕ_５、Ｕ_６）から、前記ロータにはたらく駆動トルクが前記同期機（１１１）に生成されない最小ステータ電流ベクトルが、ゼロステータ電流ベクトル（Ｕ_６）として決定されるステップと、および／または、
   前記最小ステータ電流ベクトル（Ｕ_６）から、前記ロータにはたらく最大駆動トルクが前記同期機（１１１）に生成される最大ステータ電流ベクトル（Ｕ_Мａｘ）が、前記始動ステータ電流ベクトルとして決定されるステップと、
   を具えることを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、前記複数の通電操作の前記ステータ電流ベクトル（Ｕ_１、Ｕ_２、Ｕ_３、Ｕ_４、Ｕ_５、Ｕ_６）が、それぞれ、既定基準に基づき決定され、
   特に、それぞれのケースにおいて、前記複数の通電操作のうちの次の通電操作における次のステータ電流ベクトル（Ｕ_２、Ｕ_３、Ｕ_４、Ｕ_５、Ｕ_６）の次のステータ電流ベクトル方向が、複数のうちの現在の通電操作における、現在のステータ電流ベクトル（Ｕ_１、Ｕ_２、Ｕ_３、Ｕ_４、Ｕ_５）の現在のステータ電流ベクトル方向との関係で決定されることを特徴とする方法。
4. 請求項３に記載の方法において、前記次のステータ電流ベクトル方向が、それぞれのケースにおいて、それぞれの角度値、特に一定の角度値または異なる角度値が、前記現在のステータ電流ベクトル方向に加えられるか、減じられることにより決定されることを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の方法において、前記複数の通電操作の前記次のそれぞれの通電操作の前記角度値が、それぞれのケースにおいて減じられ、特にそれぞれのケースで半分にされることを特徴とする方法。
6. 請求項４または５に記載の方法において、それぞれのケースで、前記複数のうちの現在の通電操作において前記ロータにはたらいて生成される駆動トルク、特に前記駆動トルクの方向にしたがって、前記角度値が、前記現在のステータ電流ベクトル方向に加えられるか、減じられるかどうかがそれぞれ決定されることを特徴とする方法。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法において、前記最小ステータ電流ベクトル（Ｕ_６）の特定後、前記同期機（１１１）に前記最小ステータ電流ベクトル（Ｕ_６）が加えられ、前記ロータにはたらく前記最小駆動トルクが生成されたかどうかのチェックが実行されることを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法において、前記チェックの過程では、前記最小ステータ電流ベクトル方向で異なる振幅の異なるステータ電流ベクトルが、複数のさらなる通電操作において前記固定子巻線に加えられ、それぞれのケースにおいて、前記同期機（１１１）の前記複数のさらなる通電操作で、前記ロータにはたらく前記最小駆動トルクが生成されたかどうかのチェックがそれぞれ実行されることを特徴とする方法。
9. 請求項１乃至８の何れか一項に記載の方法において、前記複数のうちの現在の通電操作の前に、現在のステータ電流ベクトル方向を有する現在のステータ電流ベクトル（Ｕ_１、Ｕ_２、Ｕ_３、Ｕ_４、Ｕ_５、Ｕ_６）を前記固定子巻線に加える過程において、前記現在のステータ電流ベクトル方向に対して逆のステータ電流ベクトル方向を有する逆のステータ電流ベクトル（Ｕ_１ ^＊、Ｕ_２ ^＊、Ｕ_３ ^＊、Ｕ_４ ^＊、Ｕ_５ ^＊、Ｕ_６ ^＊）が、前記固定子巻線に加えられることを特徴とする方法。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法において、前記複数の通電操作で、それぞれの前記異なるステータ電流ベクトル（Ｕ_１、Ｕ_２、Ｕ_３、Ｕ_４、Ｕ_５、Ｕ_６）が、一定の時間間隔、具体的には、１００ｍｓ、０．７５ｍｓ、５０ｍｓまたは２５ｍｓを越えない、または、特に、７５ｍｓ、５０ｍｓ、または２５ｍｓとそれぞれ等しい時間間隔で、前記固定子巻線に加えられることを特徴とする方法。
11. 請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法において、前記通電操作によって生成される駆動トルクの方向、または前記駆動トルクから生じる動きの方向のみ考慮されることを特徴とする方向。
12. 請求項１乃至１１の何れか一項に記載の方法において、例えば、７５ｍｓ、５０ｍｓ、または２５ｍｓの長さの既定の時間間隔と等しいポーズが、前記複数の通電操作のそれぞれの間に適用されることを特徴とする方法。
13. 請求項１乃至１２の何れか一項に記載の方法において、コミュテータオフセットが、前記始動ステータ電流ベクトル（Ｕ_Мａｘ）から決定されることを特徴とする方法。
14. 同期機（１１１）を有する乗客移動装置（１００）の駆動装置（１１０）であって、
    ロータと固定子巻線を含むステータとを有し、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の方法を実行するために設計された制御ユニット（１１３）を有することを特徴とする駆動装置。
15. 請求項１４に記載の駆動装置（１１０）を有する乗客移動装置（１００）であって、
    エスカレータ、動く歩道、または、エレベータシャフト（１０１）内を移動するよう構成されたキャビン（１０２）を有するエレベータシステムとして構成されることを特徴とする乗客移動装置。

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