JP2022128144A - 巻胴式エレベータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】かご内負荷にかかわらずエレベータの定格速度を一律に速くすると、モータ、電力変換器などの駆動能力が増加して、装置が大型化することを抑制する。【解決手段】制御装置１００は、かごが定格負荷で、上昇方向へ第２の定格速度により走行すると共に、かごが無負荷で、上昇方向へ第２の定格速度を越えて走行するための最大出力電圧値又は最大出力電流値を発生するように電力変換器５００が形成されており、速度制御部３０５及びトルク制御部３０７を介して、最高速度指令信号に基づいて最大出力電圧値又は最大出力電流値を限界として得られるかごの速度に応じたモータ１１の発生トルクと、エレベータの必要トルクとが一致したかごの速度により、上昇方向へ第２の定格速度以上の速度により走行する。【選択図】図３

Description

本発明は、巻胴式エレベータの制御装置に関し、特に、かごの最高速度を定格速度よりも速く上昇方向へ走行し得るものである。より詳しくは、モータを駆動する電力変換器の最大出力電圧値、最大出力電流値、最大出力値のいずれか一つを適切に得ることで、かご内の荷重を検出することなく、かご内の荷重値に応じて、かごの最高速度を速くして上昇方向へ走行できるものである。

ホームエレベータでは、昇降路スペースを狭くする等のために、下記特許文献１に記載のように、釣合い重りが存在せず、かごをロープによりドラムに巻き取る巻胴式エレベータが一般に採用されている。このホームエレベータの制御装置は、エレベータの運転速度を変更するもので、基本の構成要素には、かごの昇降を駆動する駆動手段と、必要に応じて指定速度を切換える速度切換え手段と、この速度切換え手段の切換え操作に応じて駆動手段によるかごの速度を制御する速度制御手段とを備えたものが記載されている。

制御装置に設けられた速度切換手段の切換操作によりエレベータの運転速度を、必要に応じて定格速度より低い所定速度の間で切換えられるようになっている。これにより、特に深夜においては、エレベータの運転速度を定格速度より低い所定速度に切換え、静粛なエレベータの運転が可能になるので、家族を始め近隣住宅への騒音による迷惑を軽減することができる。

特開平２－１８２６７７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のエレベータの制御装置では、切換え操作に基づいてエレベータの定格速度より低い所定速度により、かごを走行するので、輸送効率を阻害する。一方、輸送効率を上げるために、かご内負荷に拘らずエレベータの定格速度を一律に速くすると、モータ、電力変換器などの駆動能力が増加して、装置が大型化する。
ここで、ホームエレベータ等に採用される巻胴式エレベータでは、下降方向では、かごがかご側の自重で下降するので、モータからの回生制動力を発生する回生運転となる。 これに対して、上昇方向の運転では、かご側の荷重を巻上機の巻胴に巻き取りしなければならない。したがって、巻胴式エレベータでは、上昇方向のかご内の定格負荷に基づいて上記駆動能力が決定される。このように決定された駆動能力を有効に活用するために、かごの下降方向よりも上昇方向が定格速度を遅く設定されているのが一般である。
このような状況下、発明者は、かごが上昇方向の走行であっても、かご内の乗員の有無、数によっては上記駆動能力に余裕を有することがあり、かかる点において駆動能力を十分に活用しておらず、かご内の荷重値に応じて、かごの定格速度よりも速い走行により、より一層駆動能力を有効に活用して、輸送効率の向上を図り得ることに気付くと共に、かご内の荷重値を荷重検出手段により検出することなく、モータを駆動する電力変換器が有する最大出力値を限界としてモータから発生する発生トルクとかご側の荷重により定まる必要トルクとの関係で、定格速度よりも速い最高速度により、かごの上昇方向へ簡易に制御することを見出したものである。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、モータ、電力変換器などの駆動能力を上げることなく、エレベータの上昇方向の輸送効率を上げるために、かご内の荷重値を荷重検出手段により検出することなく、モータを駆動する電力変換器が有する最大出力電圧値、最大出力電流値、最大出力値のいずれか一つを限界として、かごの上昇側の速度を簡易に制御し得る巻胴式エレベータの制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係る巻胴式エレベータの制御装置は、かごに連結されたロープを巻胴に巻き取り、巻き戻して下降方向へ第１の定格速度により走行し、上昇方向へ前記第１の定格速度よりも遅い第２の定格速度により前記かごを走行すると共に、位置指令信号に基づいて、可変電圧と可変周波数とを発生する第１の可変電圧可変周波数手段によりモータを回転して前記巻胴を駆動する巻胴式エレベータの制御装置であって、
前記第１の可変電圧可変周波数手段は、前記かごが定格負荷で、前記上昇方向へ前記第２の定格速度により走行すると共に、前記かごが定格負荷未満で、前記上昇方向へ前記第２の定格速度を越えて走行するための第１の最大出力電圧値又は第１の最大出力電流値を発生するように形成されており、
前記かごを上昇方向へ走行する上昇方向行先指令信号を発生すると共に、前記かごを下降方向へ走行する下降方向行先指令信号を発生する行先指令信号発生手段と、
前記位置指令信号及び前記下降方向行先指令信号の発生に基づいて前記かごを前記第１の定格速度により走行する第１の定格速度走行パターンを生成し、この第１の定格速度走行パターンを成す第１の定格速度指令信号を発生すると共に、前記位置指令信号及び前記上昇方向行先指令信号の発生に基づいて前記第２の定格速度以上の最高速度により走行する最高速度パターンを生成し、この最高速度パターンを成す最高速度指令信号を発生する速度パターン生成手段と、
前記第１の定格速度指令信号に基づいて前記第１の可変電圧可変周波数手段を介して前記モータを駆動制御して前記下降方向へ前記かごを前記第１の定格速度により走行すると共に、前記最高速度指令信号に基づいて第１の最大出力電圧値又は第１の最大出力電流値を限界として得られる前記かごの速度に応じた前記モータの発生トルクと、前記かごの負荷に応じた前記エレベータの必要トルクとが一致した前記かごの速度値により、前記上昇方向へ前記かごを前記第２の定格速度以上の速度により走行する第１の制御手段と、
を備えたことを特徴とするものである。

このような巻胴式エレベータの制御装置によれば、第１の可変電圧可変周波数手段は、かごが定格負荷で、上昇方向へ第２の定格速度により走行すると共に、かごが定格負荷未満で、上昇方向へ第２の定格速度を越えて走行するための第１の最大出力電圧値又は第１の最大出力電流値（以下、適宜、第１の最大出力電圧値等という。）を発生するように形成されている。行先指令信号発生手段は、かごを上昇方向へ走行する上昇方向行先指令信号を発生すると共に、かごを下降方向へ走行する下降方向行先指令信号を発生する。速度パターン生成手段は、位置指令信号及び下降方向行先指令信号の発生に基づいてかごを第１の定格速度により走行する第１の定格速度走行パターンを生成し、この第１の定格速度走行パターンを成す第１の定格速度指令信号を発生すると共に、位置指令信号及び上昇方向行先指令信号の発生に基づいて第１の定格速度以上の最高速度により走行する最高速度パターンを生成し、最高速度パターンを成す最高速度指令信号を発生する。
第１の制御手段は、第１の定格速度指令信号に基づいて可変電圧可変周波数手段を介してモータを駆動制御して下降方向へかごを第１の定格速度により走行する。第１の制御手段は、さらに、最高速度指令信号に基づいて、可変電圧可変周波数手段の第１の最大出力電圧値又は第１の最大出力電流値を限界として得られるかごの速度に応じたモータの発生トルクと、かごの負荷に応じたエレベータの必要トルクとが一致したかごの速度値により、上昇方向へかごを第２の定格速度以上の速度により走行する。

かごを上昇方向へ走行する際に、かごの負荷が増加するに従いエレベータからの必要トルクも大きくなる。第１の可変電圧可変周波数手段は、この必要トルクに応じた出力電圧値又は出力電流値を発生しなければならないが、かごが定格負荷で、上昇方向へ第２の定格速度により走行すると共に、かごが定格負荷未満で、上昇方向へ第２の定格速度を越えて、走行するための第１の最大出力電圧値等を発生するように形成されている。このため、第１の制御手段は最高速度指令信号が発生していても、かごの負荷状況によっては、第１の最大出力電圧値等を限界として最高速度指令信号に基づく必要トルクよりも低いトルクしかモータから発生し得ない。したがって、第１の制御手段は、最高速度指令信号に基づいて第１の可変電圧可変周波数手段の第１の最大出力電圧値等を限界として得られるかごの速度に応じたモータの発生トルクと、かごの負荷に応じたエレベータの必要トルクとが一致したかごの速度値により、モータを制御して上昇方向へかごを走行する。

このように、かごを上昇方向へ走行する際には、かごの負荷が定格負荷から無負荷に応じて、エレベータの必要トルクが変動するが、第１の制御手段は、第１の可変電圧可変周波数手段の第１の最大出力電圧値等を限界として得られるかごの速度に応じたモータの発生トルクと、必要トルクとが一致したかごの速度値により、モータを制御して上昇方向へかごを走行する。
これにより、かご内の負荷が定格負荷で第２の定格速度により走行し、定格負荷未満で第２の定格速度よりも速い最高速度によりかごを上昇方向へ走行できる。したがって、モータ、電力変換器などの駆動能力を上げることなく、常にモータの駆動能力を過不足なく有効に利用してエレベータの上昇方向の輸送効率を上げることができる。したがって、かご内の負荷を検出する荷重検出手段をなくしても、かごの負荷に応じて、上昇方向へ定格速度よりも速い最高速度を簡易な構成により実現できる。

なお、定格速度とは、かご内が定格負荷の状態で、かごが一定速度により走行する速度をいう。最高速度は、かごの定格速度よりも速くかごを走行させれば良く、かごが最高速度に達する加速度は問わない。但し、加速度を一定にすれば、速度生成パターンが簡易に形成できる。殊に、ホームエレベータのように定格速度が低い用途では加速度を上げても輸送効率向上の寄与度が低いので、加速度を一定にする利点がある。

第２の発明に係る巻胴式エレベータの制御装置は、前記第１の可変電圧可変周波数手段に代えて、第２の可変電圧可変周波数手段を有しており、
前記第２の可変電圧可変周波数手段は、第１の最大出力値を発生するように形成されており、
前記第１の制御手段に代えて、第２の制御手段を有しており、
前記第２の制御手段は、前記最高速度指令信号に基づいて前記第１の最大出力値を限界として得られる前記かごの速度に応じた前記モータの発生トルクと、前記かごの負荷に応じた前記エレベータの必要トルクとが一致した前記かごの速度値により、前記上昇方向へ前記かごを前記第２の定格速度以上の速度により走行する、
ことを特徴とするものである。
これにより、第２の制御手段は、最高速度指令信号に基づいて第１の最大出力値を限界として得られるかごの速度に応じたモータの発生トルクと、かごの負荷に応じたエレベータの必要トルクとが一致したかごの速度値により、上昇方向へかごを第２の定格速度以上の速度により走行する。
このように、かごを上昇方向へ走行する際には、かごの負荷が定格負荷から無負荷に応じて、エレベータの必要トルクが変動するが、第２の制御手段は、第２の可変電圧可変周波数手段の第１の最大出力値を限界として得られるかごの速度に応じたモータの発生トルクと、エレベータの必要トルクとが一致したかごの速度値により、モータを制御して上昇方向へかごを走行することができる。

第３の発明に係る巻胴式エレベータの制御装置は、かごに連結されたロープを巻胴に巻き取り、巻き戻して下降方向へ第１の定格速度により走行し、上昇方向へ前記第１の定格速度よりも遅い第２の定格速度により前記かごを走行すると共に、位置指令信号に基づいて、可変電圧と可変周波数とを発生する第３の可変電圧可変周波数手段によりモータを回転して前記巻胴を駆動する巻胴式エレベータの制御装置であって、
前記第３の可変電圧可変周波数手段は、第３の最大出力電圧値又は第３の最大出力電流値を発生するように形成されており、
前記第３の最大出力電圧値又は前記第３の最大出力電流値を制限すると共に、前記かごが定格負荷で、前記上昇方向へ前記第２の定格速度により走行すると共に、前記かごが定格負荷未満で、前記上昇方向へ前記第１の定格速度を越えて走行するための第４の最大出力電圧値又は第４の最大出力電流値を設定する第１の設定手段と、
前記かごを上昇方向へ走行する上昇方向行先指令信号を発生すると共に、前記かごを下降方向へ走行する下降方向行先指令信号を発生する行先指令信号発生手段と、
前記位置指令信号及び前記下降方向行先指令信号の発生に基づいて前記かごを前記第１の定格速度により走行する第１の定格速度走行パターンを生成し、この第１の定格速度走行パターンを成す第１の定格速度指令信号を発生すると共に、前記位置指令信号及び前記上昇方向行先指令信号の発生に基づいて前記第２の定格速度以上の最高速度により走行する最高速度パターンを生成し、この最高速度パターンを成す最高速度指令信号を発生する速度パターン生成手段と、
前記第１の定格速度指令信号に基づいて前記第３の可変電圧可変周波数手段を介して前記モータを駆動制御して前記下降方向へ前記かごを前記第１の定格速度により走行すると共に、前記最高速度指令信号に基づいて前記第４の最大出力電圧値又は前記第４の最大出力電流値を限界として得られる前記かごの速度に応じた前記モータの発生トルクと、前記かごの負荷に応じた前記エレベータの必要トルクとが一致した前記かごの速度値により、前記上昇方向へ前記かごを前記第２の定格速度以上の速度により走行する第３の制御手段と、
を備えたことを特徴とするものである。

このような巻胴式エレベータの制御装置によれば、第３の可変電圧可変周波数手段は、第３の最大出力電圧値又は第３の最大出力電流値（以下、適宜、第３の最大出力電圧値等という。）を発生するように形成されている。行先指令信号発生手段は、かごを上昇方向へ走行する上昇方向行先指令信号を発生すると共に、かごを下降方向へ走行する下降方向行先指令信号を発生する。
第１の設定手段は、第３の最大出力電圧値等の発生を制限すると共に、かごが定格負荷で、上昇方向へ第２の定格速度により走行すると共に、かごが定格負荷未満で、上昇方向へ第１の定格速度を越えて走行するための第４の最大出力電圧値又は第４の最大出力電流値（以下、適宜、第４の最大出力電圧値等という。）を設定する。速度パターン生成手段は、位置指令信号及び下降方向行先指令信号の発生に基づいてかごを第１の定格速度により走行する第１の定格速度走行パターンを生成し、この第１の定格速度走行パターンを成す第１の定格速度指令信号を発生すると共に、位置指令信号及び上昇方向行先指令信号の発生に基づいて第１の定格速度以上の最高速度により走行する最高速度パターンを生成し、最高速度パターンを成す最高速度指令信号を発生する。
第３の制御手段は、第１の定格速度指令信号に基づいて第３の可変電圧可変周波数手段を介してモータを駆動制御して下降方向へかごを第１の定格速度により走行する。第３の制御手段は、さらに、最高速度指令信号に基づいて、第３の可変電圧可変周波数手段の第４の最大出力電圧値等を限界として得られるかごの速度に応じたモータの発生トルクと、かごの負荷に応じたエレベータの必要トルクとが一致したかごの速度値により、上昇方向へかごを第２の定格速度以上の速度により走行する。

かごを上昇方向へ走行する際に、かごが定格負荷になると、エレベータからの必要トルクも大きくなる。第３の可変電圧可変周波数手段は、この必要トルクに応じた出力電力値又は出力電流値を発生しなければならないが、かごが定格負荷で、上昇方向へ第２の定格速度により走行すると共に、かごが無負荷で、上昇方向へ第２の定格速度を越えて、走行するための第４の最大出力電圧値等を発生するように形成されている。このため、第３の制御手段は、最高速度指令信号が発生していても、第４の最大出力電圧値等を限界として上記必要トルクよりも低いトルクしかモータから発生し得ない。したがって、第３の制御手段は、最高速度指令信号に基づいて可変電圧可変周波数手段の第４の最大出力電圧値等を限界として得られるかごの速度に応じたモータの発生トルクと、かごの負荷に応じたエレベータの必要トルクとが一致したかごの速度値により、モータを制御して上昇方向へかごを走行する。

このように、かごを上昇方向へ走行する際には、かごの負荷が定格負荷から無負荷に応じて、必要トルクが変動するが、第１の設定手段は、第３の可変電圧可変周波数手段の有する第３の最大出力電圧値等の発生を制限した適切な第４の最大出力電圧値等を設定できる。第１の制御手段は、第４の最大出力電圧値等を限界として得られるかごの速度に応じたモータの発生トルクを得ることができると共に、この発生トルクと、必要トルクとが一致したかごの速度値により、モータを制御して上昇方向へかごを走行する。
これにより、かご内の負荷が定格負荷で第２の定格速度により走行し、定格負荷未満で第２の定格速度よりも速い最高速度によりかごを上昇方向へ走行できる。したがって、モータ、電力変換器などの駆動能力を上げることなく、常にモータの駆動能力を過不足なく有効に利用してエレベータの上昇方向の輸送効率を上げることができる。よって、かご内の負荷を検出する荷重検出手段をなくしても、かごの負荷に応じて、上昇方向へ定格速度よりも速い最高速度を簡易な構成により実現できる。

なお、定格速度とは、かご内が定格負荷の状態で、かごが一定速度により走行する速度をいう。最高速度は、かごの定格速度よりも速くかごを走行させれば良く、かごが最高速度に達する加速度は問わない。但し、加速度を一定にすれば、速度生成パターンが簡易に形成できる。殊に、ホームエレベータのように定格速度が低い用途では加速度を上げても輸送効率向上の寄与度が低いので、加速度を一定にする利点がある。

第４の発明に係る巻胴式エレベータの制御装置は、前記第３の可変電圧可変周波数手段に代えて、第４の可変電圧可変周波数手段を有しており、
前記第４の可変電圧可変周波数手段は、第３の最大出力値を発生するように形成されており、
前記第１の設定手段に代えて、第２の設定手段を有しており、
前記第２の設定手段は、前記第３の最大出力値を制限した第４の最大出力値を設定するように形成されており、
前記第３の制御手段に代えて、第４の制御手段を有しており、
前記第４の制御手段は、前記最高速度指令信号に基づいて前記第４の最大出力値を限界として得られる前記かごの速度に応じた前記モータの発生トルクと、前記かごの負荷に応じた前記エレベータの必要トルクとが一致した前記かごの速度値により、前記上昇方向へ前記かごを前記第２の定格速度以上の速度により走行する、
ことを特徴とするものである。
これにより、第４の制御手段は、最高速度指令信号に基づいて第４の最大出力値を限界として得られるかごの速度に応じたモータの発生トルクと、エレベータの必要トルクとが一致したかごの速度値により、上昇方向へかごを前記第２の定格速度以上の速度により走行する。このように、かごを上昇方向へ走行する際には、かごの負荷が定格負荷から無負荷に応じて、必要トルクが変動するが、第４の制御手段は、第４の可変電圧可変周波数手段の第４の最大出力値を限界として得られるかごの速度に応じたモータの発生トルクと、必要トルクとが一致したかごの速度値により、モータを制御して上昇方向へかごを走行することができる。

第５の発明に係る巻胴式エレベータの制御装置における前記可変電圧可変周波数手段は、前記モータをトルク指令電流と磁化指令電流に基づいて制御するように形成されており、
前記かごが上昇方向へ加速している時の前記モータに流れる三相電流を検出すると共に、三相から座標変換してトルク電流値を推定してトルク電流検出信号を発生するトルク電流検出手段と、
前記トルク電流検出信号に基づいて前記かご内の荷重値を推定して前記かご内の荷重値が前記かごの定格負荷に基づいて定められた荷重閾値を越えたか否かを判断すると共に、越えると定格負荷推定信号を発生する定格負荷判断手段を備え、
前記速度パターン生成手段は、さらに、前記定格負荷推定信号に基づいて前記第２の定格速度により前記かごを上昇方向へ走行する第２の定格速度走行パターンを生成して、この第２の定格速度走行パターンを成す第２の定格速度指令信号を発生する、
ことを特徴とするものである。

このような巻胴式エレベータの制御装置によれば、トルク電流検出手段は、かごが上昇方向へ加速している時の前記モータに流れる三相電流を計測すると共に、三相から二相に座標変換してトルク電流値を推定してトルク電流検出信号を発生する。定格負荷判断手段は、トルク電流検出信号に基づいてかご内の荷重値を推定してかご内の荷重値がかごの定格負荷に基づいて定められた荷重閾値を越えたか否かを判断すると共に、越えると定格負荷推定信号を発生する。速度パターン生成手段は、定格負荷推定信号に基づいて第２の速度によりかごを上昇方向へ走行する第２の定格速度走行パターンを生成して、第２の定格速度指令信号を発生する。これにより、上記荷重閾値を定格負荷よりも僅かに軽い値となる荷重値を設定することにより、かご内の定格負荷よりも僅かに軽い状態から定格負荷とみなして、確実にかごを上昇方向へ第２の定格速度により走行できる。なお、荷重閾値は、検出精度などから定格負荷の９０％以下が好ましい。
なお、かご側の総荷重値は、かごの自重値とかご内の負荷に対応した荷重値との和により定まる荷重値であるから、かごの自重値を予め測定しておくと、トルク電流検出信号からかご内の荷重値を検知し得る。

第６の発明に係る巻胴式エレベータの制御装置における前記位置検出信号は、前記モータの回転位置を検出するように形成されており、
前記位置検出信号に基づいて前記かごが予め定められた減速開始となる減速開始位置に達した否かを判断して、達すると判断すると、減速開始指令信号を発生する減速開始判断手段と、
前記位置検出信号に基づいて、速度検出信号を発生する速度検出手段と、を備え、
前記速度パターン生成手段は、さらに、前記減速開始指令信号に基づいて、前記最高速度パターンから移行すると共に、前記速度検出信号に基づいてかごの減速開始点を定める減速パターンを生成して、この減速パターンを成す速度指令信号を発生する、
ことを特徴とするものである。
これにより、速度パターン生成手段は、減速開始指令信号に基づいて最高速度パターンから移行すると共に、速度検出信号に基づいて減速パターンを生成して、この減速パターンを成す速度指令信号を発生する。したがって、最高速度指令信号により、かごが走行しようとしてもトルク制限を受けて、かごが例えば第１の定格速度まで、走行できなくても、減速開始時点のかごの速度に応じて、かごの減速開始点を定める減速パターンを生成し、この減速パターンを成す速度指令信号を発生する。したがって、かごの減速度を制御しながら減速できる。

第７の発明に係る巻胴式エレベータの制御装置は、オン信号又はオフ信号に基づいて最高速度中断オン信号を発生する最高速度中断手段と、
前記速度パターン生成手段は、前記最高速度中断オン信号に基づいて前記かごを前記第２の定格速度により走行する第２の定格速度走行パターンを生成し、この第２の定格速度走行パターンを成す第２の定格速度指令信号を発生する、
ことを特徴とするものである。
これにより、スイッチをオン（オフ）にしてオン信号（オフ信号）発生すると、最高速度中断手段は、最高速度中断オン信号を発生する。速度パターン生成手段は、最高速度中断オン信号に基づいてかごを第２の定格速度により走行する第２の定格速度走行パターンを生成し、この第２の定格速度走行パターンを成す第２の定格速度指令信号を発生する。このように、最高速度中断オン信号の発生により、かごを第２の定格速度により走行できる。したがって、深夜の時間帯の騒音減少、省エネルギーなどで、かごを定格速度以上で運転することを利用者が望まない場合にも簡易に対応できる。

パルス時計装置により、設定された時間帯で、オン信号又はオフ信号に基づいて最高速度中断オン信号を発生するものを例示できる。さらに、外部システムからオン信号又はオフ信号に基づいて最高速度中断オン信号を発生しても良い。ここに、外部システムとは、巻胴式エレベータ以外の電気機器を含めて全体で省エネルギーを図るエネルギーマネジメントシステムを例示できる。

第８の発明に係る巻胴式エレベータの制御装置は、前記かごが前記定格速度を越えて走行していることを判断して表示オン信号を発生すると共に、前記かごが前記定格速度を越えて走行していないと判断すると、表示オフ信号を発生する表示判断手段と、
前記表示オン信号に基づいて定格速度を越えてかごが走行していることを文字、図形、音声のいずれか一つで表現すると共に、前記表示オフ信号に基づいて前記表現を消滅する表示手段を、備えることが好ましい。
これにより、かごが定格速度を越えて走行していることを表示手段に表現することにより、エレベータの利用者が視覚などで確認でき、利便性が向上する。

本発明によれば、モータ、電力変換器などの駆動能力を上げることなく、エレベータの上昇方向の輸送効率を上げるために、かご内の荷重値を荷重検出手段により検出することなく、モータを駆動する電力変換器が有する最大出力電圧値、最大出力電流値、最大出力値のいずれか一つを限界として、かごの上昇側の速度を簡易に制御し得る巻胴式エレベータの制御装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態による巻胴式エレベータの全体図である。 図１による巻胴式エレベータの制御装置により、かごを走行した際のかごの速度と時間との関係を示す走行曲線図である。 図１による巻胴式エレベータの制御装置を示すブロック図である。 図１及び図３によるモータからの発生が可能な発生トルク、エレベータからの必要トルクと、かごの速度との関係を示す特性曲線図（ａ）、図１及び図３による制御装置によりかごを走行した際のかご負荷に応じた電力変換器の出力電圧値とかご速度とを示す特性曲線図（ｂ）である。 図１による巻胴式エレベータの制御装置により、かごを異なる走行速度により走行する際におけるかごの減速開始点を走行速度に応じた減速パターンを生成し、この減速パターンによりかごを走行した際のかごの速度と時間との関係を示す曲線図である。 図２による巻胴式エレベータのかごが走行する際の制御装置の動作を示すフローチャートである。 図６における結合子Ａの続きとなる巻胴式エレベータの制御装置の動作を示すフローチャートである。 図７における結合子Ｂの続きとなる巻胴式エレベータの制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態による巻胴式エレベータの制御装置を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態による巻胴式エレベータの制御装置を示すブロック図である。 図１０に示す電力変換器のデューテイを説明する説明図（ａ）、図１０によるモータからの発生可能な発生トルク、エレベータからの必要トルクと、かごの速度との関係を示す特性曲線図（ｂ）である。 本発明の他の実施形態による巻胴式エレベータの制御装置を示すブロック図である。

実施の形態１．
本発明の一実施の形態を図１から図３によって説明する。図１は、本発明の一実施の形態による巻胴式エレベータである。図１において、個人住宅などに施設される巻胴式エレベータ１は、３停止で、かご３の上端部にロープ５の一端部が連結固定され、昇降路の上部に設けられた吊り車７を介して、ロープ５の他端部が昇降路の下部に設けられた巻上機９の巻胴９ｄに連結固定されている。加えて、巻胴式エレベータ１は、巻胴９ｄの軸に回転軸が連結固定された三相交流誘導モータ１１を有しており、巻上機９には、巻胴９ｄを拘束開放可能なブレーキ９ｂを設けている。

かご３内には、行先階を指定すると共に、押されることによりかご呼び信号を発生するかご呼び釦２３が設けられている。加えて、かご３内には、かご３が定格速度よりも速い最高速度で走行していることを表示したり、音声を発したりする音声発声機能付きの表示器４００を有している。そして、乗り場の各階には、かご３を目的の乗場階に呼ぶ乗り場呼び釦３１～３３が設けられており、乗り場呼び釦３１～３３が押されると、乗り場呼び信号を発生するように形成されている。なお、乗り場呼び信号とかご呼び信号とを併せて呼び信号という。

巻胴式エレベータ１は、モータ１１を駆動制御するエレベータの制御装置１００を有している。制御装置１００は、モータ制御器３００からの速度指令信号に基づいて電力変換器５００から三相交流の可変電圧Ｅと可変周波数ｆとを発生してモータ１１を駆動制御している。加えて、モータ１１の回転位置を検出して位置検出信号を発生するエンコーダ１３が設けられており、位置検出信号がモータ制御器３００に入力されている。モータ制御器３００は、電力変換器５００を介してモータ１１をベクトル制御により、トルク電流指令と磁束電流指令に基づいて制御すると共に、磁束電流指令が一定で、モータ１１の磁気飽和を防止するために、Ｅ/ｆを一定として制御している。

モータ制御器３００には、かご３が上昇方向に走行する際に、定格速度を越えて走行することを中断させ得る最高速度中断信号が入力されており、かご３の行先階を定める行先指令信号が入力され、かご３の負荷が予め定められた荷重閾値を越えると、発生する定格負荷推定信号を入力され、エンコーダ１３の位置検出信号により生成された速度検出信号も入力されている。

図１及び図２おいて、速度パターン生成部３０３は、下降方向への走行では、第１の定格速度パターンにより、かご３内の負荷に拘らず第１の定格速度Ｖｎ１により走行するように形成されており、上昇方向への走行では、かご３が定格負荷で速度パターン生成部３０３からの第２の定格速度パターンの発生により第１の定格速度Ｖｎ１よりも遅い第２の定格速度Ｖｎ２によりかご３を走行すると共に、かご３が定格負荷未満で、第２の定格速度Ｖｎ２以上の最高速度となる第１の定格速度により走行する最高速度パターンを生成し、この最高速度パターンを成す最高速度指令信号を発生するように形成されている。ここで、上昇方向のかご３の最高速度は、第２の定格速度を越えて最も速い最高速度Ｖｍの範囲となっており、最も速い最高速度Ｖｍは、かご３が無負荷で、第１の定格速度Ｖｎ１と等しくなることが好ましい。エレベータの輸送効率と安全性とを確保するためである。

第１の可変電圧可変周波数手段としての第１の電力変換器５００は、かご３が定格負荷で、上昇方向へ第２の定格速度により走行すると共に、かご３が定格負荷未満で、上昇方向へ第２の定格速度Ｖｎ２を越えて走行するための固有の第１の最大出力電流値又は第１の最大出力電流値を発生するように形成されている。さらに、電力変換器５００は、かご３が無負荷で、上昇方向へ第２の定格速度Ｖｎ２を越えて第１の定格速度Ｖｎ１により走行するための固有の第１の最大出力電流値又は第１の最大出力電流値を発生することが好ましい。

図３において、制御装置１００には、モータ制御器３００を有し、モータ制御器３００の速度パターン生成部３０３には、最高速度中断部２０５から発生した最高速度中断信号、行先方向発生部２１０から発生した行先指令信号、定格負荷推定部２００から発生した定格負荷推定信号が入力され、エンコーダ１３の位置検出信号により生成された速度検出信号が入力され、この速度検出信号が表示器４００にも入力されている。

最高速度中断部２０５は、かご３が上昇方向に走行する際に、定格速度を越えて走行することを中断させ得る最高速度中断信号を発生するもので、中断スイッチ２０５ｓがオフからオンにしてオン信号により最高速度中断オン信号を発生して、モータ制御器３００に入力すると、かご３を第２の定格速度により走行させる。加えて、最高速度中断信号部２０５は、暦により指定された日の時間帯を設定して、この時間帯にオン信号を発生するパルス時計２０５ｔを有し、この時間帯に限り最高速度中断オン信号を発生してモータ制御器３００に入力すると、かご３を第２の定格速度により走行させる。設定された時間帯が深夜であれば、巻胴式エレベータ１の駆動源等から発生する騒音を減少でき、静粛性を得ることができる。なお、パルス時計２０５ｔは、設定された時間帯以外はオフ信号を発生している。

さらに、中断スイッチ２０５ｓ、パルス時計２０５ｔは、外部システムからのオン信号に基づいて最高速度中断オン信号を発生できる。ここで、外部システムとは、巻胴式エレベータ１以外の電気機器を含めたホーム全体で、省エネルギーを図るエネルギーマネジメントシステムを例示でき、ＨＥＭＳがある。最高速度中断オン信号は、中断スイッチ２０５ｓ、パルス時計２０５ｔのいずれから発生しても、かご３が最高速度になることを中断して定格速度でかご３を走行できる。ここで、最高速度中断オン信号と、最高速度中断オフ信号とを併せて、最高速度中断信号という。

行先指指令発生部２１０は、呼び信号とかご３の停止階と速度検出信号が入力されると、かご３の行先階と行先方向となる上昇方向行先指令信号又は下降方向行先指令信号を発生するもので、かご３が停止していて、かご３が上昇しようとすると、上昇方向行先信号を発生すると共に、かご３が停止していて、かご３が下降しようとすると、下降方向行先指令信号を発生するように形成されている。ここで、かご３が停止していることは、速度検出信号Ｖｓから判断でき、かご３が上昇又は下降しようとすることは、呼び信号と、かご３の停止階とから判断できる。なお、上昇方向行先指令信号と下降方向行先指令信号を併せて行先指令信号という。

定格負荷推定部２２０は、かご３が上昇方向へ加速している時のモータ１１に流れる三相電流を検出すると共に、三相から磁束とトルクとの直交座標に座標変換してトルク電流値を推定してトルク電流検出信号を発生するトルク電流検出部２２２を有しており、トルク電流検出信号に基づいてかご３内の荷重値を推定してかご３内の荷重値がかご３の定格負荷に基づいて定められた荷重閾値を越えたか否かを判断すると共に、越えると定格負荷推定信号を発生する定格負荷判断部２２４を備えている。ここで、荷重閾値は、検出精度などからかご３の定格負荷の９０％が好ましい。なお、かご３側の総荷重値は、かご３の自重値とかご３内の負荷に対応した荷重値との和により定まる荷重値であるから、かご３の自重値を予め測定しておくと、トルク検出電流検出信号からかご３内の荷重値を検知し得る。

表示器４００には、かご３が定格速度を越えて走行していることを判断して表示オン信号を発生すると共に、かご３が定格速度を越えて走行していないと判断すると、表示オフ信号を発生する表示判断部４０２を有しており、表示部４０４には、表示オン信号の発生に基づいて定格速度を越えてかご５が走行していることを文字、図形で表示したり、音声を発したりすると共に、表示オフ信号に基づいて文字などの表現を消滅するものである。

制御装置１００は、エンコーダ１３の位置検出信号を微分器３２１により速度検出信号を得て、この速度検出信号と、速度パターン生成部３０３からの速度指令信号との差を求める速度減算器ｅｖにより速度偏差信号を得ている。速度制御部３０５は、速度偏差信号の入力を受けて、トルク指令信号（電流指令信号)を生成するように形成されている。トルク電流検出部２２２からのトルク電流検出信号をトルク制御部３０７に入力する。トルク制御部３０７は、トルク電流検出信号と、電流指令信号としてのトルク電流指令信号との差を求める電流減算器ｅｉにより電流偏差信号を入力していて、出力から発生したトルク指令信号により電力変換器５００を介してモータ１１を駆動制御している。

ここで、第１の制御部３１０は、最高速度指令信号に基づいて第１の最大出力電圧値又は第１の最大電流出力値を限界として得られるかご３の速度に応じたモータ１１の発生トルクと、エレベータ１の必要トルクとが一致したかご３の速度値により、かご３を上昇方向へ第２の定格速度以上の速度により走行するもので、速度制御部３０５及びトルク制御部３０７が該当する。

＜かご内の荷重値に応じてかごの走行速度が定まるメカニズム＞
最高速度指令信号によりかご３が上昇方向へ走行する際に、かご３の走行速度がかご３側の荷重値の大きさに応じて、定まることを、図４（ａ）を参照しつつ説明する。図４（ａ）は図１及び図３によるモータ１１からの発生可能な発生トルク、かご３側の荷重値の大きさに応じて定まるエレベータ１からの必要トルクと、かごの速度との関係を示す特性曲線図である。
いま、モータ１１の出力Ｐｍ（Ｗ）、モータ１１の発生トルクτａ（Ｎ・ｍ）、角速度ω（ｒａｄ／ｓｅｃ）とすると次の式が成立する。
Ｐｍ＝ω・τａ 故に ω＝Ｐｍ／τａ
一方、モータ１１の出力Ｐｍは、電力変換器５００から発生可能な第１の最大出力電圧値Ｅｍａｘ又は第１の最大出力電流値Ｉｍａｘにより制限を受ける。
したがって、Ｐｍ∝Ｋｅ・Ｅｍａｘ 又は Ｐｍ∝Ｋｉ・Ｉｍａｘとなる。
このため、上式 ω＝Ｐｍ／τａは、次のようになる。
ω∝Ｋｅ・Ｅｍａｘ／τａ 又は ω∝Ｋｉ・Ｉｍａｘ／τａ
ここに、Ｋｅ：定数 Ｋｉ：定数
すなわち、かご３の走行速度は、角速度ωに比例するので、第１の最大出力電圧値Ｅｍａｘ又は、第１の最大出力電流値Ｉｍａｘを一定値とすると、図４（ａ）に示すように、かご３の速度とモータ１１の発生トルクτａとは反比例の関係となる。

一方、エレベータ1の必要トルクτｅは、かご３側の荷重値をモータ１１の軸に換算した値となり、かご３が無負荷、定格負荷で、それぞれトルクτｅｎ、τｅｆとなり、図４（ａ）に示すようにかご３の速度に拘らず、一定のトルク値となる。ここで、かご３の走行速度は、モータ１１の発生トルクτａとエレベータ１の必要トルクτｅとが釣り合った交点となる。これにより、かご３が無負荷で走行する際には、かご３が定格負荷に比べて必要トルクが低くなる。このため、図４（ａ）に示すように、制御部３１０は、最高速度指令信号により電力変換器５００からの第１の最大出力電圧値又は第１の最大電流値を限界として得られるかご３の速度に応じたモータ１１の発生トルクと、エレベータ１の必要トルクとが一致した第１の定格速度により、かご３を上昇方向へ走行する。

かご３内の荷重値が高くなると、エレベータ１の必要トルクも大きくなる。電力変換器５００は、この必要トルクに応じた出力電圧値又は出力電流値を発生しなければならないが、かご３が定格負荷で上昇方向へ第２の定格速度により走行するための第１の最大出力電圧値しか発生できない。このため、図４（ａ）に示すように、制御部３１０は、最高速度指令信号が発生していても、第１の最大出力値を限界として得られるかご３の速度に応じたモータ１１の発生トルクと、エレベータ１の必要トルクとが一致したかご３の速度値となる第２の定格速度により、上昇方向へ走行する。
このように、かご３を上昇方向へ走行する際には、かご３の負荷が無負荷から定格負荷に応じて、エレベータ１の必要トルクが変動するが、電力変換器５００の第１の最大出力電圧値等を限界として得られるかご３の速度に応じたモータ１１の発生トルクと、エレベータ１の必要トルクとが一致する交点によりかご３の走行速度が決まる。

したがって、図４（ａ）に示すように、かご３が無負荷では、第２の定格速度よりも速くかご３を最高速度Ｖｍで走行すると共に、かご３が定格負荷では第２の定格速度によりかご３を走行する。このため、最高速度の範囲Ｖｃは、第２の定格速度から無負荷時の最高速度Ｖｍとなっている。これにより、速度パターン生成部３０３から最高速度指令信号を発生しながら、かご３内の荷重値に応じて、電力変換器５００の第１の最大出力電圧値を限界として得られるモータ１１の発生トルクが変化することにより、かご３の最高速度値の範囲Ｖｃで多数の最高速度を得ることができる。したがって、かご３が定格負荷から無格負荷になるに従いかご３を上昇方向へ走行する速度を速くできるのである。

上記メカニズムにより、かご３が加速する際のかご３の負荷に応じた出力電圧値と、かご３の速度との関係を、図４（ｂ）を参照しつつ説明する。図４（ｂ）は、図１及び図３による制御装置によりかごを加速した際のかご負荷に応じた電力変換器の出力電圧値と、かごの速度とを示す特性図である。
図４（ｂ）において、電力変換器５００は、磁束電流を一定に維持しながら、Ｅ/ｆを一定の制御をしている。したがって、周波数ｆに比例して、かご３の速度が上昇し、出力電圧Ｅも比例して上昇する右上がりの直線となる。ここで、かご３の負荷が無負荷、無負荷と定格負荷との中間となる中間負荷、定格負荷となるに従い同一速度でも、出力電圧値が高くなっている。このため、第１の最大出力電圧値において、かご３が無負荷、中間負荷で、それぞれ最高速度Ｖｍ、定格速度Ｖ２ｎを越えて最高速度Ｖｍを下回る速度になるまで加速する。さらに、かご３が定格負荷では、第１の最大出力電圧値に達することなく、定格速度Ｖｎ２まで加速できることになる。

＜走行速度に応じたかごの減速開始点の生成する減速パターン＞
上記のように走行速度に応じた減速開始点の減速パターンの生成について図３及び図５を参照しつつ説明する。図５は、かごを異なる走行速度により上昇方向へ走行する際におけるかごの減速開始点を走行速度に応じて生成した減速パターンにより、かごを走行した際のかごの速度と時間との関係を示す曲線図である。
図３及び図５において、減速開始判断部３０２は、位置検出信号に基づいてかご３が行先階の位置と、現在位置との残距離と、現在の走行速度からもとめられる減速開始位置に達した否かを判断して、達したと判断すると、減速開始指令信号を発生するように形成されている。減速開始時点のかご３の速度は、速度パターン生成部３０３からの最高速度パターンによる最高速度指令信号により、かご３が走行しても、かご３の減速開始時点でのかご３の速度は、かご３の負荷に応じて異なる。これは、上記のように、かご３の負荷に応じて、エレベータ１の必要トルクが変動するが、電力変換器５００の第１の最大出力電圧値等を限界として得られるモータ１１の発生トルクと、エレベータ１の必要トルクとが一致する交点によりかご３の走行速度が決まるからである。

このため、図５に示すように、速度パターン生成部３０３は、減速開始指令信号に基づいて、最高速度パターンから移行すると共に、速度検出信号に基づいて減速パターンを生成して、この減速パターンを成す速度指令信号を発生する。ここで、減速パターンは、速度検出信号が低くなるにつれて、図５に示すように、減速開始点からのかご３の一定走行時間ｔｍ、ｔｃ、ｔｎと順に長くすることにより、かご３の減速度を一定にしている。これにより、かご３内の負荷に拘らず、均一な減速度が得られる。

上記のように構成された巻胴式エレベータの制御装置の動作を図１から図８によって説明する。図６から図８は図３による巻胴式エレベータの制御装置の動作を示すフローチャートである。
＜かごが定格負荷の９０％未満で、上昇方向へ走行する場合＞
図１及び図３において、行先指令発生部２１０は、乗り場呼び釦３１～３３又はかご呼び釦２１が押されたか否かを呼び信号の発生により判断し（ステップＳ１０１）、呼び信号が発生すると、かご３が停止していることを速度検出信号により判断し、かご３が停止していると、行先指令信号を位置指令部３０１に入力する（ステップＳ１０３）。かご３の停止階と目的階とが異なると、位置指令部３０１は、かご３が停止階から走行して到着する目的階までの位置（距離）を設定する（ステップＳ１０５）。これにより、位置指令部３０１は、設定された位置に基づいて位置指令信号を生成して発生する。

行先指令発生部２１０は、かご３の目的階と現在階から上昇方向にかご３が走行しようとしている判断すると、上昇方向行先指令信号を発生する（ステップＳ１０７）。速度パターン生成部３０３は、最高速度中断部２０５から最高速度中断オン信号が入力されていないと判断すると（ステップＳ１０９）、第１の定格速度による最高速度により走行する最高速度パターンを生成し、この最高速度パターンを成す最高速度指令信号を発生する（ステップＳ１１１）。制御装置１００は、モータ１１のブレーキ９ｂを開放する（ステップＳ１１３）。

次に、図３において、最高速度指令信号と速度検出信号との差を速度減算器ｅｖに求めた速度偏差信号を速度制御部３０５に入力すると、速度制御部３０５は電流指令信号を生成して、電流検出信号との差を電流減算器ｅｉに求めた電流偏差信号をトルク制御部３０７に入力する。トルク制御部３０７は、電力変換器５００を介してモータ１１を駆動制御してかご３を加速する（ステップＳ２０１）。トルク電流検出部２２２は、上昇方向へ加速している時の三相電流を検出すると共に、三相から二相に座標変換してトルク電流値を推定してトルク電流検出信号を発生する。定格負荷判断部２２４は、トルク電流検出信号に基づいてかご３内の荷重値を推定して（ステップＳ２０３）、この荷重値がかご３の定格負荷の９０％未満のため、荷重閾値を越えていなので、定格負荷推定信号が発生せず、定格負荷の９０％以下と判断する（ステップＳ２０７）。

速度パターン生成部３０３は、最高速度パターンの生成を継続して最高速度指令信号を発生し続ける。ここで、かご３の負荷が定格負荷から無負荷に応じて、エレベータ１の必要トルクが変動するが、制御部３１０は、最高速度指令信号に基づいて電力変換器５００の第１の最大出力電圧値又は第１の最大電流値を限界として得られるかご３の速度に応じたモータ１１の発生トルクと、エレベータ１の必要トルクとが一致したかご３の速度値により、かご３を第２の定格速度よりも速い最高速度に向けて走行する（ステップＳ２０９）。

表示器４００の表示判断部４０２は、かご３が定格速度を越えたか否かを速度検出信号によって判断する（ステップＳ２１１）。定格速度を越えると、表示器４００の表示部４０４に、かご３が「最高速度」になっていることを文字で表示する（ステップＳ２１３）。速度制御部２０５は、速度偏差信号がほぼ一定値に落ち着いたことにより、かご３が最高速度に達したものと判断する（ステップＳ２１５）。モータ制御器３００は、上記最高速度により、かご３を走行し続ける（ステップＳ３０１）。やがて、減速開始判断部３０４は、かご３が減速位置に達したと判断すると、減速開始指令信号を発生すると（ステップＳ３０３）、速度パターン生成部３０３は、かご３が目的階までの距離に合わせると共に、速度検出信号に基づいて減速パターンを生成して、この減速パターンを成す速度指令信号を発生する（ステップＳ３０５）。

表示器４００の表示判断部４０２は、速度検出信号からかご３が定格速度よりも低下したか否かを判断し（ステップＳ３０７）、定格速度よりも低下すると、表示部４０４に表示されていた「最高速度」の表示を消滅する（ステップＳ３０９）。やがて、かご３が目的階に到着すると（ステップＳ３１１）、制御装置１００は、ブレーキ９ｂを拘束して巻上機９を制動してかご３を制止する（ステップＳ３１３）。

＜かごが定格負荷の９０％以上で、上昇方向へ走行する場合＞
上記ステップＳ２０７において、定格負荷判断部２２４は、かご３の定格負荷が９０％以上のため、荷重閾値を越えて定格負荷推定信号を発生して速度パターン生成部３０３に入力する。速度パターン生成部３０３は、定格負荷推定信号に基づいて第２の定格速度によりかごを上昇方向へ走行する第２の定格速度走行パターンを生成して、第２の定格速度指令信号を発生する（ステップＳ２２１）。第２の定格速度指令信号により、かご３を第２の定格速度で走行する（ステップＳ２２３）。これにより、定格負荷相当で、かご３を第２の走行速度で走行することを担保できる。

＜かごが定格速度により走行する場合＞
上記ステップＳ１０７において、速度パターン生成部３０３は、行先指令発生部２１０から下降方向行先指令信号が発生すると、かご３を第１の定格速度により走行する第１の定格速度走行パターンを生成し、第１の定格速度指令信号を発生する（ステップＳ１１５）。かご３の下降方向は、上昇方向の第２の定格速度よりも速い第１の定格速度により走行させるからである。

上記ステップＳ１０９において、速度パターン生成部３０３は、最高速度中断オン信号が入力されると、かご３を第２の定格速度により走行する第２の定格速度走行パターンを生成し、第２の定格速度指令信号を発生する（ステップＳ１１５）。最高速度中断オン信号を優先してかご３を走行させるからである。

本実施の形態によれば、荷重検出装置によりかご内の荷重値を検出することなく、かご３内の荷重値が低ければ低いほど、かご３が上昇方向へ走行する最高速度値を連続的に速くすることができる。これにより、モータ１１、電力変換器５００などの定格容量の範囲で、電力変換器５００の第１の最大出力電圧値又は第１の最大出力電流値の制限下、エレベータ１の必要トルクに応じて、かご３の最高速度値を制御できるので、簡易で効率的であると共に、かご３の上昇方向の輸送効率を改善できる。

実施の形態２.
本発明の他の実施の形態を図４及び図９によって説明する。図９は、本発明の他の実施形態による巻胴式エレベータの制御装置を示すブロック図である。図９中、図３と同一符号は同一部分を示し、説明を省略する。
上記実施の形態１は、第１の電力変換器５００が有する固有の第１の最大出力電圧値又は第１の最大出力電流値を限界として、かご３の負荷に応じて上昇方向へのかご３の速度を第１の定格速度以上にしたものであるが、本実施の形態では、第２の電力変換器２５００が有する固有の第１の最大出力値を限界として、かご３の負荷に応じて上昇方向へのかご３の速度を第１の定格速度以上にするものである。

第２の電力変換器２５００の第１の最大出力値を限界として、かご３の負荷に応じて、かごの走行速度が定まることを以下に説明する。
いま、モータ１１の出力Ｐｍ（Ｗ）、モータ１１の発生トルクτａ（Ｎ・ｍ）、角速度ω（ｒａｄ／ｓｅｃ）とすると次の式が成立する。
Ｐｍ＝ω・τａ 故に ω＝Ｐｍ／τａ
モータ１１の出力Ｐｍは、第２の電力変換器２５００から発生可能な第１の最大出力値Ｐｍａｘによって制限を受ける。
Ｐｍ∝Ｋｐ・Ｐｍａｘ となる。 ここに、Ｋｐ：定数
Ｐｍａｘ＝Ｋｎ・Ｅｏ・Ｉｏ となる。
ここに、Ｋｎ：定数 Ｅｏ：出力電流値、Ｉｏ：出力電流値
したがって、上式 ω＝Ｐｍ／τａは、次のようになる。
ω∝Ｋｐ・Ｐｍａｘ／τａ
ここに、Ｋｐ：定数
すなわち、かご３の走行速度は角速度ωに比例するので、第１の最大出力値Ｐｍａｘを一定値とすると、図４（ａ）に示すように、かご３の速度とモータ１１の発生トルクτａとは反比例の関係となる。
なお、上式から明らかなように、第１の最大出力値Ｐｍは、第２の電力変換器２５００から第１の最大出力値Ｐｍａｘを発生している際の出力電圧値と出力電流値との積に基づいて定められる。

一方、エレベータ1の必要トルクτｅは、かご３側の荷重値をモータ１１の軸に換算した値となり、かご３が無負荷、定格負荷で、それぞれトルクτｅｎ、τｅｆとなっている。図４（ａ）に示すように、かご３の走行速度は、モータ１１の発生トルクτａとエレベータ１の必要トルクτｅとが釣り合った交点となる。このため、図４（ａ）に示すように、第２の制御部２３１０は、最高速度指令信号により電力変換器２５００からの第１の最大出力値を限界として得られるかご３の速度に応じたモータ１１の発生トルクと、エレベータ１の必要トルクとが一致したかご３の第２の定格速度以上により、かご３を上昇方向へ走行する。

図９において、第２の制御装置２１００が有する第２の電力変換器２５００は、かご３が定格負荷で、上昇方向へ第２の定格速度により走行すると共に、かご３が定格負荷未満で、上昇方向へ第２の定格速度Ｖｎ２を越えて走行するための固有の第１の最大出力値を発生するように形成されている。さらに、電力変換器２５００は、かご３が無負荷で、上昇方向にかご３の最高速度が第２の定格速度を越えて最も速い第１の定格速度Ｖｎ１と等しくなることが好ましい。エレベータの輸送効率と安全性とを確保するためである。

上記のように構成された制御装置２１００によれば、第２の制御部２３１０は、第１の定格速度に対応する最高速度指令信号に基づいて第１の最大出力値を限界として得られるかご３の速度に応じたモータ１１の発生トルクと、かご３の負荷に応じたエレベータ１の必要トルクとが一致したかご３の速度値により、かご３を上昇方向へ第２の定格速度以上の速度により走行する。ここで、第２の制御手段としての制御部２３１０は、速度制御部３０５及びトルク制御部３０７が該当する。

このように、速度パターン生成部３０３から最高速度指令信号を発生しながら、かご３内の荷重値に応じて、第２の電力変換器２５００の第１の最大出力値を限界として得られるモータ１１の発生トルクが変化することにより、かご３の最高速度値の範囲Ｖｃで多数の最高速度を得ることができる。したがって、かご３が定格負荷から無格負荷になるに従いかご３を上昇方向へ走行する速度を速くできるのである。これにより、本実施の形態は、実施形態１と同様の効果を奏する。

実施の形態３.
本件発明の他の実施の形態を図１０及び図１１により説明する。図１０は、他の実施形態による巻胴式エレベータの制御装置を示すブロック図である。図１０中、図３と同一符号は同一部分を示し、説明を省略する。
上記実施の形態１及び２は、電力変換器５００、２５００が有する固有の第１の最大出力電圧値又は第１の最大出力電流値、第１の最大出力値を限界として、かご３の負荷に応じて上昇方向へのかご３の速度を第１の定格速度以上にしたものである。
本実施の形態では、第３の電力変換器３５００が有する固有の第３の最大出力電圧値又は第３の最大出力電流値を第１の設定部１５０１により、制限された新たな第４の最大出力電圧値又は第４の最大出力電流値を設定するものである。このように設定された新たな第４の最大出力電圧値等により、かご３の負荷に応じて上昇方向へのかご３の速度を第１の定格速度以上にするものである。

＜第４の最大出力電圧値又は第４の最大出力電流値の設定＞
図１０において、エレベータの制御装置２１００における第３の電力変換器３５００は、固有の第３の最大出力電圧値又は第３の最大出力電流値を発生するように形成されている。ここで、第３の最大出力電圧値、第３の最大出力電流値は、上記実施の形態１の第１の最大出力電圧値、第１の最大出力電流値よりも高いことが好ましい。設定された第４の最大出力電圧値、第４の最大出力電流は、それぞれ第３の最大出力電圧値、第３の最大出力電流値よりも低くなるからである。

第１の設定部１５０１は、第３の最大出力電圧値又は第３の最大出力電流値の発生を制限すると共に、かご３が定格負荷で、上昇方向へ第２の定格速度により走行すると共に、かご３が定格負荷未満で、上昇方向へ第２の定格速度を越えて走行するための第４の最大出力電圧値又は第４の最大電流値に設定している。さらに、設定部１５０１は、かご３が無負荷で、上昇方向へ第２の定格速度Ｖｎ２を越えて第１の定格速度Ｖｎ１により走行するための第４の最大出力電圧値又は第４の最大電流値を発生するように設定することが好ましい。さらに、上昇方向のかご３の最高速度は、第２の定格速度を越えて最も速い最高速度Ｖｍの範囲となっており、最も速い最高速度Ｖｍは、かご３が無負荷で、第１の定格速度Ｖｎ１と等しくなることが好ましい。エレベータの輸送効率と安全性とを確保するためである。

第１の設定部１５０１は、図１１（ａ）に示すように、サンプリング周期Ｔにおいて、電力変換器３５００のインバータを成すパワー半導体素子のオン状態の時間割合を設定することにより、第２の最大出力電圧値が設定されるように成っている。第４の最大出力電圧値は、オン状態の時間割合を上げると、高くなり、逆に、オン状態の時間割合を下げると、低くなる。これにより、設定部１５０１によって、電力変換器３５００のオン状態の時間割合を設定することで、第３の最大出力電圧値又は第３の最大電流値の発生を制限した第４の最大出力電圧値等に設定されるように形成されている。

さらに、第３のモータ制御器３３００において、トルク制御部３０７が発生する電流指令信号が第３の電力変換器３５００に入力される。このため、第１の設定部１５０１は、トルク制御部３０７において、第３の最大出力電流値を制限し得るので、この電流指令信号に制限することにより第４の最大出力電流値を設定することになる。

このように構成された巻胴式エレベータの制御装置３１００は、かご３を上昇方向へ走行する際には、かご３の負荷が無負荷から定格負荷に応じて、必要トルクが変動する。一方、図１１（ｂ）に示すように、電力変換器３５００から発生する第３の最大出力電圧値又は第３の最大出力電流値では、モータ１１の第１の発生トルクτａ１（点線）となり、第４の最大出力電圧値又は第４の最大出力電流値では、モータ１１の第２の発生トルクτａ２（実線）となり、この第２の発生トルクτａ２と、かご３の負荷に応じたエレベータ１の必要トルクとが一致する交点によりかご３の走行速度が決まる。

上記のように巻胴式エレベータの制御装置３１００によれば、第３のモータ制御器３３００の第３の制御部３３１０は、最高速度指令信号に基づいて第４の最大出力電圧値等を限界として得られるかご３の速度に応じたモータ１１の発生トルクと、エレベータ１の必要トルクとが一致したかご３の速度値により、かご３を第２の定格速度以上の速度により上昇方向へ走行する。これにより、本実施の形態では、設定部１５０１は、電力変換器３５００が発生する第４の最大出力電圧値又は第４の最大出力電流値を設定できる。したがって、適切に設定された第４の最大出力電圧値等に応じてモータ１１の第２の発生トルクを変更することにより、かご３の負荷に応じたエレベータ１の必要トルクとモータ１１の第２の発生トルクτａ２とが一致する交点を変更し得る。したがって、図１１（ｂ）に示すように、上昇側のかご３の最高速度を変更し易くなる。
ここで、第３の制御手段としての制御部３３１０は、速度制御部３０５及びトルク制御部３０７が該当する。

実施の形態４.
本件発明の他の実施の形態を図１１及び図１２により説明する。図１２は、他の実施形態による巻胴式エレベータの制御装置を示すブロック図である。図１２中、図３と同一符号は同一部分を示し、説明を省略する。
上記実施の形態３では、第３の電力変換器３５００から発生する第４の最大出力電圧値等を設定したが、本実施の形態では、第４の電力変換器４５００の第３の最大出力値を発生するように形成されており、第４の巻胴式エレベータの制御装置４１００における第２の設定部１５０２は、第４の電力変換器４５００の第３の最大出力値の発生を制限した第４の最大出力値に設定するものである。さらに、上昇方向のかご３の最高速度は、第２の定格速度を越えて最も速い最高速度Ｖｍの範囲となっており、最も速い最高速度Ｖｍは、かご３が無負荷で、第１の定格速度Ｖｎ１と等しくなることが好ましい。エレベータの輸送効率と安全性とを確保するためである。
ここに、第４の最大出力値に対応する電圧値、電流値の設定の仕方は、実施の形態３に示した第１の設定部１５０１と同様で足りる。

上記のように電力変換器４５００の設定によれば、第４のモータ制御器４３００の第４の制御部４３１０は、最高速度指令信号に基づいて第４の最大出力値を限界として得られるかご３の速度に応じたモータ１１の発生トルクと、エレベータ１の必要トルクとが一致したかご３の速度値により、かご３を第２の定格速度以上の速度により上昇方向へ走行する。したがって、適切に設定された第４の最大出力値に応じてモータ１１の第２の発生トルクを変更することにより、かご３の負荷に応じたエレベータ１の必要トルクとモータ１１の第２の発生トルクτａ２とが一致する交点を変更し得る。したがって、図１１（ｂ）に示すように、上昇側のかご３の最高速度を変更し易くなる。
ここで、第４の制御手段としての制御部４３１０は、速度制御部３０５及びトルク制御部３０７が該当する。

本発明は、上記発明の実施の形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。例えば、モータ１１は三相誘導モータとして説明したが、永久磁石型の三相同期モータでも良い。

さらに、実施形態１から４における第１から第４の制御部３１０、２３１０、３３１０、４３１０は、最高速度指令信号に基づいて第１の最大出力電圧値等、第１の最大出力値、第４の出力電圧値等、第４の最大出力値を限界として得られるかご３の速度に応じたモータ１１の発生トルクと、かご３の負荷に応じたエレベータ１の必要トルクとが一致したかご３の速度値により、かご３を第２の定格速度以上により上昇方向へ走行するものであり、この際の最高速度指令信号は、第１の定格速度に対応する速度指令信号であったが、第２の定格速度以上に対応する速度指令信号でも良い。

最高速度中断部２０５におけるオン信号とオフ信号との論理は逆でも良く、逆にした場合は、オフ信号に基づいて最高速度中断オン信号を発生することとなる。最高速度中断部２０５は、中断スイッチ２０５ｓ、時計２０５tからすべてオフ信号が発生していると、最高速度中断オフ信号を発生する。この最高速度中断オフ信号がモータ制御器３００に入力すると、かご３が最高速度により走行可能なように形成しても良い。

１ 巻胴式エレベータ、３ かご、５ ロープ、９ 巻上機、９ｄ 巻胴、１１ モータ、１３ エンコーダ、１００，２１００，３１００，４１００ エレベータの制御装置、２０５ 最高速度中断部（最高速度中断手段）、２１０ 行先指令発生部（行先指令信号発生手段）、２２０ 定格負荷推定部、２２２ トルク電流検出部（トルク電流検出手段）、２２４ 定格負荷判断部（定格負荷判断手段）、３００，２３００，３３００，４３００ モータ制御器、３０２ 減速開始判断部（減速開始判断手段）、３０３ 速度パターン生成部（速度パターン生成手段）、３０５ 速度制御部、３０７ トルク制御部、３１０ 第１の制御部（第１の制御手段）、２３１０ 第２の制御部（第２の制御手段）、３３１０ 第３の制御部（第３の制御手段）、４３１０ 第４の制御部（第４の制御手段）、４００ 表示器、４０２ 表示判断部（表示判断手段）、４０４ 表示部（表示手段）、５００ 第１の電力変換器（第１の可変電圧可変周波数手段）、２５００ 第２の電力変換器（第２の可変電圧可変周波数手段）、３５００ 第３の電力変換器（第３の可変電圧可変周波数手段）、４５００ 第４の電力変換器（第４の可変電圧可変周波数手段）、１５０１ 第１の設定部（第２の設定手段）、１５０２ 第２の設定部（第２の設定手段）。

Claims (8)

1. かごに連結されたロープを巻胴に巻き取り、巻き戻して下降方向へ第１の定格速度により走行し、上昇方向へ前記第１の定格速度よりも遅い第２の定格速度により前記かごを走行すると共に、位置指令信号に基づいて、可変電圧と可変周波数とを発生する第１の可変電圧可変周波数手段によりモータを回転して前記巻胴を駆動する巻胴式エレベータの制御装置であって、
   前記第１の可変電圧可変周波数手段は、前記かごが定格負荷で、前記上昇方向へ前記第２の定格速度により走行すると共に、前記かごが定格負荷未満で、前記上昇方向へ前記第２の定格速度を越えて走行するための第１の最大出力電圧値又は第１の最大出力電流値を発生するように形成されており、
   前記かごを上昇方向へ走行する上昇方向行先指令信号を発生すると共に、前記かごを下降方向へ走行する下降方向行先指令信号を発生する行先指令信号発生手段と、
   前記位置指令信号及び前記下降方向行先指令信号の発生に基づいて前記かごを前記第１の定格速度により走行する第１の定格速度走行パターンを生成し、この第１の定格速度走行パターンを成す第１の定格速度指令信号を発生すると共に、前記位置指令信号及び前記上昇方向行先指令信号の発生に基づいて前記第２の定格速度以上の最高速度により走行する最高速度パターンを生成し、この最高速度パターンを成す最高速度指令信号を発生する速度パターン生成手段と、
   前記第１の定格速度指令信号に基づいて前記第１の可変電圧可変周波数手段を介して前記モータを駆動制御して前記下降方向へ前記かごを前記第１の定格速度により走行すると共に、前記最高速度指令信号に基づいて前記第１の最大出力電圧値又は前記第１の最大出力電流値を限界として得られる前記かごの速度に応じた前記モータの発生トルクと、前記かごの負荷に応じた前記エレベータの必要トルクとが一致した前記かごの速度値により、前記上昇方向へ前記かごを前記第２の定格速度以上の速度により走行する第１の制御手段と、
   を備えたことを特徴とする巻胴式エレベータの制御装置。
2. 前記第１の可変電圧可変周波数手段に代えて、第２の可変電圧可変周波数手段を有しており、
   前記第２の可変電圧可変周波数手段は、第１の最大出力値を発生するように形成されており、
   前記第１の制御手段に代えて、第２の制御手段を有しており、
   前記第２の制御手段は、前記最高速度指令信号に基づいて前記第１の最大出力値を限界として得られる前記かごの速度に応じた前記モータの発生トルクと、前記かごの負荷に応じた前記エレベータの必要トルクとが一致した前記かごの速度値により、前記上昇方向へ前記かごを前記第２の定格速度以上の速度により走行する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の巻胴式エレベータの制御装置。
3. かごに連結されたロープを巻胴に巻き取り、巻き戻して下降方向へ第１の定格速度により走行し、上昇方向へ前記第１の定格速度よりも遅い第２の定格速度により前記かごを走行すると共に、位置指令信号に基づいて、可変電圧と可変周波数とを発生する第３の可変電圧可変周波数手段によりモータを回転して前記巻胴を駆動する巻胴式エレベータの制御装置であって、
   前記第３の可変電圧可変周波数手段は、第３の最大出力電圧値又は第３の最大出力電流値を発生するように形成されており、
   前記第３の最大出力電圧値又は前記第３の最大出力電流値を制限すると共に、前記かごが定格負荷で、前記上昇方向へ前記第２の定格速度により走行すると共に、前記かごが定格負荷未満で、前記上昇方向へ前記第１の定格速度を越えて走行するための第４の最大出力電圧値又は第４の最大出力電流値を設定する第１の設定手段と、
   前記かごを上昇方向へ走行する上昇方向行先指令信号を発生すると共に、前記かごを下降方向へ走行する下降方向行先指令信号を発生する行先指令信号発生手段と、
   前記位置指令信号及び前記下降方向行先指令信号の発生に基づいて前記かごを前記第１の定格速度により走行する第１の定格速度走行パターンを生成し、この第１の定格速度走行パターンを成す第１の定格速度指令信号を発生すると共に、前記位置指令信号及び前記上昇方向行先指令信号の発生に基づいて前記第２の定格速度以上の最高速度により走行する最高速度パターンを生成し、この最高速度パターンを成す最高速度指令信号を発生する速度パターン生成手段と、
   前記第１の定格速度指令信号に基づいて前記第３の可変電圧可変周波数手段を介して前記モータを駆動制御して前記下降方向へ前記かごを前記第１の定格速度により走行すると共に、前記最高速度指令信号に基づいて前記第４の最大出力電圧値又は前記第４の最大出力電流値を限界として得られる前記かごの速度に応じた前記モータの発生トルクと、前記かごの負荷に応じた前記エレベータの必要トルクとが一致した前記かごの速度値により、前記上昇方向へ前記かごを前記第２の定格速度以上の速度により走行する第３の制御手段と、
   を備えたことを特徴とする巻胴式エレベータの制御装置。
4. 前記第３の可変電圧可変周波数手段に代えて、第４の可変電圧可変周波数手段を有しており、
   前記第４の可変電圧可変周波数手段は、第３の最大出力値を発生するように形成されており、
   前記第１の設定手段に代えて、第２の設定手段を有しており、
   前記第２の設定手段は、前記第３の最大出力値を制限する第４の最大出力値を設定するように形成されており、
   前記第３の制御手段に代えて、第４の制御手段を有しており、
   前記第４の制御手段は、前記最高速度指令信号に基づいて前記第４の最大出力値を限界として得られる前記かごの速度に応じた前記モータの発生トルクと、前記かごの負荷に応じた前記エレベータの必要トルクとが一致した前記かごの速度値により、前記上昇方向へ前記かごを前記第２の定格速度以上の速度により走行する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の巻胴式エレベータの制御装置。
5. 前記第１又は前記第２の可変電圧可変周波数手段は、前記モータをトルク電流指令と磁束電流指令に基づいて制御するように形成されており、
   前記かごが上昇方向へ加速している時の前記モータに流れる三相電流を検出すると共に、三相から座標変換してトルク電流値を推定してトルク電流検出信号を発生するトルク電流検出手段と、
   前記トルク電流検出信号に基づいて前記かご内の荷重値を推定して前記かご内の荷重値が前記かごの定格負荷に基づいて定められた荷重閾値を越えたか否かを判断すると共に、越えると定格負荷推定信号を発生する定格負荷判断手段を備え、
   前記速度パターン生成手段は、さらに、前記定格負荷推定信号に基づいて前記第２の定格速度により前記かごを上昇方向へ走行する第２の定格速度走行パターンを生成して、この第２の定格速度走行パターンを成す第２の定格速度指令信号を発生する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の巻胴式エレベータの制御装置。
6. 前記位置検出信号は、前記モータの回転位置を検出するように形成されており、
   前記位置検出信号に基づいて前記かごが予め定められた減速開始となる減速開始位置に達した否かを判断して、達すると判断すると、減速開始指令信号を発生する減速開始判断手段と、
   前記位置検出信号に基づいて、速度検出信号を発生する速度検出手段と、を備え、
   前記速度パターン生成手段は、さらに、前記減速開始指令信号に基づいて、前記最高速度パターンから移行すると共に、前記速度検出信号に基づいて前記かごの減速開始点を定める減速パターンを生成して、この減速パターンを成す速度指令信号を発生する、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の巻胴式エレベータの制御装置。
7. オン信号又はオフ信号に基づいて最高速度中断オン信号を発生する最高速度中断手段と、
   前記速度パターン生成手段は、前記最高速度中断オン信号に基づいて前記かごを前記第２の定格速度により走行する第２の定格速度走行パターンを生成し、この第２の定格速度走行パターンを成す第２の定格速度指令信号を発生する、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の巻胴式エレベータの制御装置。
8. 前記かごが前記定格速度を越えて走行していることを判断して表示オン信号を発生すると共に、前記かごが前記定格速度を越えて走行していないと判断すると、表示オフ信号を発生する表示判断手段と、
   前記表示オン信号に基づいて定格速度を越えてかごが走行していることを文字、図形、音声のいずれか一つで表現すると共に、前記表示オフ信号に基づいて前記表現を消滅する表示手段を、
   備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の巻胴式エレベータの制御装置。
   
   
   

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