JP2774252B2 - エレベータかごのドア駆動用リニアインダクションモータの制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電流フィードバックセ
ンサを必要としないオープンループにおけるリニアイン
ダクションモータ巻線電流の収差修正に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人の所有する米国特許第４，３０
５，４８１号に示されているような、エレベータのドア
操作機構は、複雑なレバー機構を操作するロータリモー
タを用いる。簡単化し、これにより原価、設備、調整お
よび保守のコストを低減させる試みにあたって、本出願
人の米国特許第３，８９１，９０７号と米国特許出願第
０２９，２０３号（１９９３年３月１０日出願）におい
て、リニアインダクションモータの使用が提案されてい
る。リニアインダクションモータを使用すれば、電気誘
導２次巻線よりも機械部品を減らすことができる。ここ
で、２次側は、ドアを取り付けることができるととも
に、１次巻線に印加される電流に応じてドアを開方向と
閉方向に駆動するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】可変電圧、可変周波数
リニアインダクションモータを駆動するために可変位相
モータ電流波形を発生させるためのディジタルコンピュ
ータの使用は、適正なリニアインダクションモータ特性
を生ずる純正弦波波形の近似のみである。ディジタル的
に生じた波形における歪みは不要なノイズを生じ、モー
タ加熱が増加した。技術分野において、ディジタル信号
処理を通して実行された閉ループ電流制御によって電流
ドライバを改良する技術は知られている。しかしなが
ら、閉ループ電流制御は、その装置のコストの増加とと
もに、極めて複雑なものとなる。

【０００４】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は騒音がなく、低熱放散にして、視覚的
に審美的で円滑なドアー操作を提供するエレベータドア
リニアインダクションモータ用のディジタルオープン電
流ループ制御方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の方法は、エレベータドアに所定の運動を
行わせるためにリニアインダクションモータの巻線に流
れるべき正弦波電流に対応する電圧制御波形を生成し、
前記電圧制御波形の各ゼロクロス後に直ちに続く一部の
サイクルに対して、前記電圧制御波形に追加電圧成分を
生成するとともに、前記巻線に、前記追加電圧成分が供
給された前記電圧制御波形の電圧を供給することを特徴
とする。

【０００６】また、前記電圧制御波形は、正弦波電流の
サイクルに対して、少なくとも３０ディジタルパルス幅
期間から成り、前記期間の各々が、前記期間の他のパル
ス幅よりも異なるパルス幅を有しかつ、前記追加電圧成
分を生成するステップは、前記正弦波形のゼロクロスに
つづく前記期間における追加電圧成分を供給する、こと
を特徴とする。

【０００７】さらにまた、前記電圧制御波形は、正弦波
電流のサイクルに対して少なくとも ３０ディジタルパル
ス幅期間を有するディジタル的に発生したパルス幅変調
波形であり、かつ、前記追加電圧成分は、ゼロクロスに
つづく前記パルス幅期間の第１の期間における前記電圧
制御波形に応答して前記巻線に流れる最大ピーク電流の
値より小さい値であり、かつ、その後に続くサイクルで
は、この値は各期間ごとに、以下の数式

【数２】ｘ−ｎ／ｘ ただしｘは４〜８の数、ｎは前記第一の期間から起算さ
れた、該期間の順番の値を示すによって減少されること
を特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明は、エレベータドアが一定質量と力／応
答特性を有することに基づいており、このことから、エ
レベータドアのオープンループ方式での駆動や、繰り返
し速度プロフィルの適用が可能となっている。

【０００９】本発明によれば、リニアインダクションモ
ータ用オープン電流駆動において所望の電流を発生させ
るのに用いられる電流波形の各ゼロクロスの直後に追加
電圧を発生させる。さらに本発明によれば、電圧波形は
ディジタル的に発生したパルス幅正弦波形であり、信号
のパルス幅は、各ゼロクロスに従ってパルス幅の数サイ
クルの間増加する。

【００１０】また、本発明によれば、基本的な正弦電流
はリニアインダクションモータに供給される。それはパ
ルス幅変調された電圧によって駆動される。この際、正
弦波のゼロクロス後に、電圧パルス幅調整が調整された
電圧パルス（追加電圧成分）が加えられて、所望の正弦
電流を得る。上記電圧パルス幅は、リニアインダクショ
ンモータの巻線に印加される最大電圧パルス幅より小さ
い所定の値となっている。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１−図１５を参照
しながら説明する。

【００１２】図１を参照すると、エレベタードア１７
は、閉じた位置において実線で示され、開状態では点線
で示されている。ドア１７はリニアインダクションモー
タの２次側１８に取り付けられており、その１次側はエ
レベータのかごに固定されている。この発明の実施例で
は、リニアインダクションモータの１次側１９は６個の
巻線２０−２５（図２）を有し、巻線Ｕに示すように３
巻線Ｕ，Ｖ，Ｗを形成し、これらの各々が１８０度電気
角度だけ離れてＮ極とＳ極を形成するように、対として
の２０，２１と２２，２３と２４，２５が接続されてい
る。巻線は、常に、互いに１２０゜離間した位相を有す
る巻線でもって、３相関係で駆動される。例えば図３に
示されるように、ある時点で、巻線Ｕは比較的に小さい
負電流であり、同時に巻線Ｖは最大電流であり、巻線Ｗ
は中間の負電流である。知られているように、１セット
につき６巻線の多重のセットも可能である。

【００１３】２次側１８は一般的には導電スプリットか
らなり、そこで２次電流は磁界によって形成され、導電
スプリットは磁気帰還を有する。２次側１８はその上に
配設された光学的なエンコーダ（図示されていない）を
有し、そのエンコーダスプリットはパルスラインを有し
てコンピュータ３０に供給する光検出器２８を用いるこ
とができる。一定時間（この実施例においては１ミリ秒
である）にわたってライン２９に与えられたパルスの数
はその時間に走行した距離を示し、それ故にドアの速度
を示すものであり、その集成はドアの電流値を示すもの
である。以下に図６−１２に関して述べられているよう
に、コンピュータ３０は、力指令を導きだすためにこの
情報を使用する。この力情報はドアの位置運動プロフィ
ルに対する所望の速度を達成し、かつこれを、図１３に
関して十分に述べられているドライバ３１における正負
を電圧選択的にオン，オフさせる。ドライバ３１によっ
て供給された電圧は、図３に示されているような所望の
電流を生じさせる。知られているように、片側のリニア
インダクションモータには、リニアフォースよりも２か
ら５倍の正常な力なくしてはリニアフォース（図１に示
すようにその一つは２次側を左から右へ、あるいはその
逆へと動かす）を供給する事ができない。ノーマルフォ
ースは１次側でソレノイドを動作させ、そして２次側の
磁性物質を１次側の方に引き付ける。技術分野におい
て、リニアフォースは、そのような結果を生じさせる１
次巻線における交流電流の周波数と振幅を選択すること
によって、所定の加速度を与えるために選択されてい
た。１次側の巻線における電流の周波数と振幅の作用と
して示すために、ノーマルフォースとリニアフォースの
関係の概略が図４に示されている。種々の組合せにより
リニアフォースを供給する周波数と振幅を選択すること
によって、リニアインダクションモータを使用するにあ
たって、最大電気効率が与えられる。

【００１４】図５は、リニアインダクションモータを駆
動するために使用できるＡＣ電流の典型的な正弦波を示
す。正弦波に示されるように、段階をもって総合的に正
弦波を発生させることは知られており、その大きさは、
ステップの周期の間における正弦波の平均の大きさであ
る。また、図５には、従来技術におけるパルス幅変調
（Ｐ．Ｗ．Ｍ）も示されている。この従来技術において
は、一定の大きさのパルスが入力される。巻線へのパル
ス入力期間は、各ステップ周期（ここでは１ミリ秒）で
の平均値が、正弦波上で対応するステップでの平均値に
対応する値となるように選択される。 この実施例におい
ては、パルス幅を０〜１ミリ秒間で変化させる代わり
に、パルス幅を０〜６４マイクロ秒間で変化させ、か
つ、１ミリ秒間の全体としては同じパルス幅が得られる
ようにしている。

【００１５】２０ヘルツの駆動電流において、１周期は
５０ミリ秒（１秒÷２０Ｈｚ＝５０ミリ秒）であり、位
相が１１゜の点は、１ミリ秒経過後から２ミリ秒経過す
るまでの１ミリ秒の期間に対応する。この１１゜の点に
おいて２０ヘルツ駆動電流の正確な正弦波に対応する電
圧値を得るには、約１２マイクロ秒幅の正のパルス（６
４マイクロ秒×ｓｉｎ１１゜＝６４×０．１９≒１２）
を１６パルス（１ミリ秒÷６４マイクロ秒≒１６）印加
すればよい。この例は、図５の中央に示されている。 同
様にして、位相１９５゜においては、約１６マイクロ秒
幅の負のパルス（６４マイクロ秒×ｓｉｎ１９５゜＝６
４×−０．２５＝−１６）を１６パルス印加すればよ
い。かくして、巻線における電流は、各１ミリ秒ごと
に、固定振幅電圧（その値は、本発明に係る装置のライ
フサイクルを通じて不変である）を適切な入力期間すな
わちパルス幅で印加することで得られる。この入力期間
は、所望の電流値の関数であり、正弦駆動関数での各時
点における位相角の正弦関数の値に交流パルス幅を乗算
することで算出される。巻線における電流は３つの巻線
（図３におけるように）間で１２０゜だけ分離されてい
る。本実施例においては、ノーマルフォースが時計回り
トルクをオフセットするために用いられ、その時計回り
トルクは、ドア１７の右上コーナ上の右方向の力であ
り、ドアが開き始たとき、ノーマルフォースの結果とし
て、リニアインダクションモータ１次側１９方向の垂直
な力を与えることによって、ドアの重力中心点について
の反時計方向のトルクである。これの全ては上述の米国
特許出願第０２９，２０３号と同様のものである。

【００１６】図６と７を参照すると、各ミリ秒リアルタ
イムインタラプトがエントリポイント３４を通して一つ
のミリ秒に達するように与えられる。第１のテスト３５
は、ランプダウンフラグがセットされるか否かを決定す
る。これは、ドアが十分に開くか十分に閉じた時に、セ
ットされるフラグであり、かつ以下に図１０に関して充
分に説明されているように、ドロッピングを避けるため
に、残留電圧がゆっくりと下降方向ランプで減少する期
間を規定する。ドアが開ききった直後と閉じきった直後
ではつねにフラグがセットされ、テスト３５の結果は、
肯定的である。しかし、ほとんどの時間、フラグはセッ
トされず、テスト３５の否定的な結果は、ドアが充分に
閉じられたか否かを決定するためにテスト３６に至る。
この実施例で考えられているように、テスト３６は完全
なドアの閉を示す正常なエレベータドアの物理的なスイ
ッチにもとづいている。しかしながら、ドア位置または
完全に閉じられたドアの他の表示器を必要ならば用いる
ことができる。

【００１７】通常の場合には、エレベータは着床の状態
にはなく、したがって、ドアは充分 に閉じられた状態に
ある。そのような場合に、テスト３６の肯定的な結果
は、エレベータ制御装置によってドア開指令信号がドア
制御装置に送られたかを見るために、テスト３７に至
る。ドアが充分に閉じられており（テスト３６）、かつ
ドアを開く指令がなければ（テスト３７）、図６と７の
一つのミリ秒インタラプトルーチンは終了し、コンピュ
ータは戻り点３８ａを通して他のプログラミングに民
る。最終的には、エレベータは着床状態に近づいてい
き、着床領域内になるとドア開指令がドアコントローラ
に供給され、テスト３７の結果が肯定的になる。これに
より、以下に述べるように使用されるドア開フラグをセ
ットする一対のステップ３８，３９に至り、１．５秒計
時が開始される。この１．５秒計時は、ドアの動作の終
了時点を決定するのに使用される。この実施例において
は、ドアがおおよそ５５ｃｍ動き約１．４秒後に充分に
開かれる。勿論、このタイミングは、本発明が適用され
る特殊なドア操作システムに適するどのような場合にも
調整できるものである。

【００１８】１．５秒計時はドアが閉じている間２．５
秒のタイムアウトが開始され、それゆえに、ここでは、
２．５秒計時および１．５／２．５秒計時と呼ばれてい
る。指令と１次側１９への印加電圧を公式化するための
実際の処理はエンコーダカウンタのパルスカウンタにお
けるステップ４２で始まり、このエンコーダカウンタは
ライン２９（図１）上の光学的位置センサパルスによっ
て進められ、『カウント』と呼ばれる言葉で記憶されて
いる。それから、そのカウンタは、ステップ４３におい
てその後直ちに更新を始るために一つのミリ秒カウンタ
で再開始される。ステップ４４は一つのミリ秒周期にわ
たって速度定数倍（ＫＶ）カウントして、ドアの平均速
度を計算する。古い位置（一つのミリ秒期間のスタート
であった場所）を、現在の一つのミリ秒の間に得られた
位置で位置定数（ＫＰ）倍のカウントである位置におけ
る偏差の調整された指示に加える事によって、ステップ
４５はドアの現在の位置を決める。

【００１９】それから、ステップ４６において、古い位
置は新しい位置に等しくなるように更新される。サブル
ーチン４９は、前述の出願中のものと同じように、ドア
位置の関数としての速度プロフィルを生じさせる方法に
おいて、ドア開定数（Ｋｃ）を用いる速度指令を発生す
る。このプロフィルは図１においてドアのリーディング
エッジに渡って上書きして示されている。通常の方法で
は、速度エラーは、ステップ５０において計算された速
度指令と現在の速度（ステップ４４において決定され
た）との差として取られる。

【００２０】それから、力指令はサブルーチンにおい
て、比例定数（Ｋｐ）と積分定数（Ｋｉ）を用いる速度
エラーの比例と積分関数として発生する。力指令は周知
の方法でローパスウオシュアウトフィルタサブルーチン
を通して処理され、フィルタされた結果は、ステップ５
３において振幅定数（Ｋａ）によって掛算され、これに
より、所望の速度においてリニアモータを駆動するため
に選ばれた振幅と周波数の関係により所望のリニアフォ
ースを得るのに必要な電流を示す振幅ファクタを発生す
る。この振幅は、ステップ５４において、数２５６（も
ちろん、所望ならば、処理の解答を決めるために、他の
数も使用できる）の比例分数をとることによって、所望
の電流・振幅を表す（図５におけるように）パルス幅を
示す数に変換される。

【００２１】周知のように、リニアインダクションモー
タは、導電２次側１８において２次電流を発生させる磁
界を確立するために、磁化電流を必要とする。これは１
次側１９の各巻線Ｕ，Ｖ，Ｗ用の一定の交流電流であ
る。この電流はリニアフォースを有する方形波であり、
磁化電流と上記振幅ファクタ（Ｐ．Ｗ．Ｍ）とは、サブ
ルーチン５５において２乗の和の平方根として結合され
る。磁化電流の大きさが一定であり、かつその値は、一
つのミリ秒インタラプトルーチンの間常に同一、即ち一
定であり、固定値として記憶可能であるので、ステップ
５４において発生するパルス幅の大きさの数に等しい数
が容易に蓄えられ、サブルーチン５５からの出力フロー
としての数に関連したパルス幅が生じる。

【００２２】本発明によれば、磁化電流の大きさは、最
大電流効率を達成するために用いられた従来のものの略
４分の１にできる。本実施例においては、これは約３２
のパルス幅カウントとして表現される。サブルーチン５
５が完成された後に、プログラムは、図７に示すよう
に、変換点５６を通して、位相部分に進む。

【００２３】図８において、第一のステップ５９は、ス
テップ５４（図７）において発生したカウントとして、
力誘導振幅が８以上であるかどうかを決定する。振幅が
８である点は、図１４に示すように関数としての所望の
すべり周波数の直線近似の第１のブレーク点であり、図
１４に点線カーブで示されている。しかしながら、ドア
操作のためには、図１４において実線で示されている直
線近似は充分であることが決定されている。これは単に
処理を簡単にするに過ぎない。

【００２４】しかし、本発明の実施にあたって所望なら
ば、表または平方根式計算を用いることができる。Ｐ，
Ｗ，Ｍ値が８未満であれば、所望のすべり周波数８に対
する４Ｈｚの直線傾斜であり、そしてステップ６０にお
いて発生される。しかしカウントが８以上であれば、テ
スト５９の肯定的な結果は、カウントが１２８以上であ
るかを決定するためにテスト６１に至る。そうであれ
ば、ステップ６２に至り、１８Ｈｚのすべり周波数を発
生する。しかし、カウントが８と１２８の間であれば、
テスト６１の否定的な結果はテスト６３に至り、そこで
すべり周波数は、Ｐ．Ｗ．Ｍから８カウントをひいた値
に傾き（１４／１２０）を乗算し、さらに４を加えた値
に等しくなるようにセットされる。その結果は図１４の
実線に示される。

【００２５】そのようにして発生したすべり周波数は、
リニアインダクションモータの２次と１次との間のすべ
り周波数であり、それは知られているように、所望の方
法における１次側により２次側を動かす吸引力を発生さ
せるために必要である。１次側において発生したそのよ
うな周波数は、ドアが一旦開けば、ドアの運動により効
果的でなくなる。換言すれば、力を生み出すのに必要な
位相変化は、１次側に対して２次側の運動から生じるも
のに加えられなければならない。

【００２６】このような状況を調節するために、２次と
１次間の速度に関連した位相ファクターは、速度定数
（Ｋｖ）倍の速度として、ステップ６７において発生さ
れ、巻線間の空間ユニットに対して６０電気角度の比で
あり、実施例では１６ミリメートルのオーダである。す
べり周波数位相は、ステップ６８において、サイクルに
つき３６０゜の関係で発生する。総合位相は、ステップ
６７と６８にて発生した位相の和として、ステップ６９
において誘起される。現サイクル間に達成される実際の
位相は、総合位相とともに図５の正弦波に沿って前以て
なされた位相の和であり、ステップ７０において確立さ
れる。そして、ステップ７０の現在の位相はステップ７
１における次の一つのミリ秒インタラプトサイクルのた
めにセーブされる。

【００２７】図３について述べたように、三つの巻線に
対する位相は各瞬間で同じ状態にある。ステップ７０で
発生した位相はステップ７３における巻線Ｕの位相であ
り、必要なら他の位相についても得る事が出来る。テス
ト７４では、ドアの力が、ステップ５３の振幅の関数と
して、正又は負（開又は閉）であるか否かを決める。ド
アが開であれば振幅は正であり、巻線ＶとＷは、ステッ
プ７５と７６において、本実施例では、１２０゜と２４
０゜進みとして確立される。他方、ドアが閉で力が負で
あれば、テストの結果は巻線ＶとＷを位相Ｕから−１２
０゜と−２４０゜の遅れ（後退）となる。図９における
巻線Ｕに関連する１ミリ秒インタラプトルーチンは変換
点７９を通して到達する。

【００２８】図９において、巻線Ｕの位相はテスト８４
と８５によって０と３５９゜の間で正常化される。巻線
Ｕのパルス幅はステップ５５のＡＣ振幅としてステップ
８６において確立される。ステップ５５はパルス幅カウ
ントとして表現されている。

【００２９】図１５に、巻線Ｕの駆動電流が実線で示さ
れている。どのような理由（おそらく隣接する極磁界と
磁気ヒステリシスに関連した）であろうとも、駆動電圧
の正弦波の正から負へのクロスオーバは、負から正と同
様に、閉電流ループ制御によって補償されなければ、電
流遅れをもたらすことが知られている。本実施例におい
ては、モータの実際の電流を示す電流フィードバックは
なく、ゼロクロッシングで起る電流遅れの修正はできな
い。従って、本発明によれば電流遅れは、（各ドアの開
閉操作を通して各クロスオーバに従う）最初の２，３サ
イクルで電圧ブースト（昇圧）を行うことによって基本
的に低減される。これを達成するために、ゼロクロスが
検出され、フラグがセットされ、次の数サイクルで、こ
れらの数サイクルの間の電圧ブースト分に等しいカウン
トのパルスを加えることによって印加される。

【００３０】図９において、テスト８７はゼロクロスフ
ラグがセットされたか否かを判定する。クロスオーバに
従う２，３サイクルを除いて、フラグはセットされてい
ないのでＮと判定され、その結果テスト８８に至り、Ｕ
相用の位相の三角正弦波が正または負の数であるか否か
を判定される。もしそれが正の数であれば、テスト８８
の結果は肯定的であり、直前のミリ秒サイクルにおける
Ｕ巻線の移相が正符号であったか否かを判断する。もし
それがそうであれば、ゼロクロスオーバでなく、ステッ
プ数はバイパスされる。しかし、前のサイクルが負であ
れば、図４ではそうであるが、テスト８９の否定的な結
果により、ステップ９１に至る。ステップ９１は、ゼロ
クロスフラグをセットする。ステップ９２では、Ｕカウ
ンタを０にセットする（昇圧信号が印加される２，３サ
イクルをカウントするために）。

【００３１】そして、ステップ９３では、Ｕ巻線の位相
の正弦波が次のサイクル（正弦波位相Ｕ）において使用
するために記憶される。それから、巻線Ｕ用のブースト
数は、ステップ９８において、分数［（５−Ｕ）／５］
の累乗値に所定の定数、ＫＢを乗算して得られる。この
定数値は、通常の最大振幅と同程度あるいはそれ以下の
大きさに対応するものであり、６０〜９０カウント、ま
たは、この実施例では７５カウント程度に対応する。 上
記分数は、ブーストが印加されるべきサイクル数であ
る。即ち、図９のステップ９８に示されるように、５
（この実施例では５であるが、通常は４〜８程度の値）
からＵカウンタ（ステップ９２において０ではじまる）
の設定をマイナスしたうえで上記５という値で除算した
値である。この分数［（５−Ｕ）／５］は 、請求項６に
示されるように、ｘ−ｎ／ｘ（ただしｘは４〜８の数、
ｎは前記第一の期間から起算された、該期間の順番）と
して表すこともできる。また、指数部分（Ｋｂ）は、
１、または、１／２〜２の間の好適な値とすることがで
きる。本実施例の例で示されるように、必要なことと
は、巻線における電流が実際に正弦波に近くなるよう
に、ステップ９８のパラメータを工夫することである。

【００３２】一旦ブーストファクターがステップ９８に
おいて発生すると、Ｕカウンタの値はステップ９９にお
いてインクリメントされる。それから、テスト１００に
よってＵカウンタの設定が、上記分数において設定され
た値、即ち通常４〜８、この実施例では５、の値を超え
たかどうかを判断している。この実施例では、５を超え
たかどうか、即ちＵカウンタが６に進んでいるか否かを
判断する。ゼロクロス後の第１のサイクルにおいては、
当然ながらＵカウンタは６にはセットされず、ステップ
１００の結果は否となってステップ１０１に至る。ステ
ップ１０１では、Ｕ巻線用のパルス幅値（ステップ８６
において設定された）はステップ９８で計算されたブー
スト値に加えられる。

【００３３】図１５に見られるように、ゼロクロス後の
最初の１ミリ秒の間、ブースト値は、ＫＢと同じ大きさ
の値、例えば７５カウントになる。クロスオーバにつづ
く第２のミリ秒サイクルではステップ８８の分数は４／
５になり、第３のサイクルにおいては３／５になり、最
終的にはこの分数の値は０となる。それからＵカウンタ
はステップ９９において６にインクリメントされ、テス
ト１００の肯定的な結果は、ゼロクロスフラグがリセッ
トされているステップ１０２に至る。これにより、前述
のように、テスト８８−９０においてプログラムがゼロ
クロスを探すことができる。

【００３４】巻線Ｖ用のサブルーチン１０３と巻線Ｗ用
のサブルーチン１０４は、巻線Ｕに関して述べたステッ
プおよびテスト８４−１０２と同じであり、実行され
る。これが完成されると、ミリ秒インタラプトルーチン
のランプダウン部分が変換点１０５を通して図１０に至
る。

【００３５】図１０において、第１のテスト１０７はド
ア閉フラグが既にセットされているかどうかを判断す
る。このフラグは、ドアが閉じられた直後にセットされ
る。フラグがセットされていない場合、テスト１０７の
結果が否であり、テスト１０８に至り、１．５／２．５
秒クロックがタイムアウトしたか否かを見る。通常は、
ドアは開きつつある状態にあるので、まだタイムアウト
していない状態にあり、１ミリ秒インタラプトルーチン
の終了時には戻り点１１０に至り、他のプログラミング
へと戻る。

【００３６】しかし、ドアが既に開いた状態あるいは既
に閉じた状態にあるときは、図６のドア開サイクルまた
はドア閉サイクル後の１と１／２秒後に、１．５／２．
５秒クロックはタイムアウトし、テスト１０８の結果が
ＹＥＳであればステップ１１１に至る。ステップ１１１
ではフラグをセットし、一連のステップ１１２−１１４
では、巻線Ｕ，Ｖ，Ｗのパルス幅値が１つのカウントに
よってデクリメントされる。ランプダウンフラグは前述
したように、ミリ秒インタラプトルーチンの束がバイパ
スされるべきか否かを決定するのに用いられる。デクリ
メントの後、各パルス幅はステップ１１５−１１７にお
いてゼロまで減少したか否かをテストされる。いずれか
の値がゼロでなければ、結果は否となり戻り点１１０に
至る。

【００３７】次のミリ秒インタラプトにおいて、ルーチ
ンは図６のエントリ点３４に至る。ランプダウンフラグ
が、１．５秒タイムアウトの結果として、変換点１０５
にセットされているので、テスト３５の結果がＹＥＳで
あれば図１０におけるミリ秒インタラプトルーチンのラ
ンプダウン部分に直接に至る。１．５／２．５秒クロッ
クは、それがドアが動いている期間をカウントしている
ときを除いて、常にタイムアウト状態であり、テスト１
０８の結果がＹＥＳとなりステップ１１１−１１４に至
る。ステップ１１１−１１４ではランプダウンフラグが
繰り返し冗長的にセットされ（このように繰り返し冗長
的にセットしても特に問題はない）、パルス幅が再度減
少される。

【００３８】テスト１１５−１１７ではパルス幅の全て
がゼロまで減少しているか否かを判断する。上述のよう
に、最初はパルス幅は０ではないので、戻り点１１０へ
と至る。続くミリ秒期間において、ミリ秒インタラプト
ルーチンは再びエントリ点３４を通して図６，７に至
り、テスト３５の肯定的な結果はランプダウン切換点１
０５に至り、再びテスト１０８に至る。

【００３９】１．５秒の終了時におけるカウントがどの
ような値であっても、この実施例において使用される最
大カウントは常に２５６以下であるので、それらは２５
６ミリ秒以内にゼロまで減少する。ある時点（一般には
１．５秒タイムアウトの後の２，３サイクル以内）でパ
ルス幅値の全てがゼロまで減少し、テスト１１５−１１
７の一連の肯定的な結果はテスト１２０に至り、このテ
スト１２０で、ステップ３８におけるドア開操作中フラ
グセットをテストすることによってドアが開操作中であ
るか否かを判断する。

【００４０】ドアが既に開きつつある状態では、フラグ
がセットされ、テスト１２０の結果がＹＥＳであれば、
ステップ１２１に至りドア開操作中フラグをリセットす
るとともに、ステップ１２２に至りドアオープンフラグ
をセットする。ドアオープンフラグは、ドアが開いてい
ることを示し、以下により充分に説明するように、ドア
閉指令がエレベータ制御装置から受けられるまで残る。
この時点で、ステップ１１２−１１４におけるカウント
をランプダウンすることは、既に必要ではなくなってい
るので、ステップ１２３でランプダウンフラグをリセッ
トし、ステップ１２４ではドア閉フラグをリセットす
る。これらのリセット動作は、繰り返し冗長的に行われ
ることになるが、リセットを繰り返しても特に問題はな
い。

【００４１】ドア閉フラグの目的は以下に述べる。それ
から、コンピュータは戻り点１１０を通して他のプログ
ラミングに帰る。

【００４２】ステップ１２３でランプダウンフラグがリ
セットされると、ミリ秒インタラプトが生じる次の時間
に、テスト３５，３６および１０９はテスト１２７に至
り、ドアオープンフラグがセットされたかどうかを判断
する。それは、ステップ１２２でセットされているの
で、ルーチンはステップ１２８におけるドア閉指令を探
す。ドアが開で乗客が出入りする間（エレベータ制御装
置とエレベータかご内のドア開ボタンによってある期間
が決められる）、ドア閉指令はなく、テスト１２８の結
果が否であると戻り点１２９を通して他のプログラミン
グに逆戻りさせる。

【００４３】結局、エレベータ制御装置はドアが閉じら
れることを指令し、ミリ秒インタラプトはテスト１２８
の肯定的な結果を検出してステップ１３０と１３１に至
る。ステップ１３０はドアオープンフラグをリセット
し、ステップ１３１は２．５秒クロックを始める。これ
はドア閉操作の始まりである。ドアが閉じる時、安全面
からドアの総合慣性を制限する必要から、ドア閉には２
パルス秒を要する。ドアが閉じられていく間、各サイク
ルにおいて、ステップ１３２では、乗客がドアを反転
（つまり閉じかけているドアを開く操作）させたかどう
かを判断する。このような反転は、２つのドア間の光線
が乗客によりしゃ断されたときや、乗客が安全シューを
作動させたときに起こり得る。 ドアの反転が生じると、
それがどの時点で生じても、ドア閉操作は中断され、ド
ア開操作が始まる。反転が生じる時はいつでも、ドア開
操作のための図６−９に関して上述した信号処理が遂行
される。ルーチンは位置ループ（ドアの位置によって開
閉を判定する）であるので、ドアがインである位置で閉
操作を拾い上げられる。従って上記のように反転時に図
６〜９の処理を行っても何ら問題は生じない。反転時に
は、ある大きな位相の増加，速度エラーなどがあり得
る。しかし、これらが生じても、適正なドア開ルーチン
に速やかに復帰される。

【００４４】ドアの反転が無ければ、テスト１３２の結
果は否であり、ステップ１３５−１３９に至る。ステッ
プ１３５−１３９は、速度と増加した位置が負（閉方向
に対して向かう）であることを除いて、ステップ４２−
４６と同じである。サブルーチン１４０は、閉定数（Ｋ
ｃ）と、最大位置と電流位置間の差の関数として、負の
速度指令を発生し、その外はサブルーチン４９と同じで
ある。それから、ステップおよびサブルーチン５０−５
５は、前述のように実行され、（パルス幅を示すカウン
トとして表現された）ＡＣ振幅と一致するに至る。

【００４５】図８において、同じステップおよび５９−
７３が、これらは方向検出でないので、前述のようにド
ア開操作として実行される。テスト７４はステップ５３
の振幅が正であることを判断し、テスト７４の結果が否
であればステップ７７，７８に至り、巻線Ｕの位相から
−１２０゜および−２４０゜である巻線ＶおよびＷの位
相を発生する。

【００４６】図９において、ステップおよびテスト８４
−１０２とサブルーチン１０３と１０４は、開方向につ
いて前述したのと同様である。図１０を通しての第１の
パルスにおいて、ドアは閉じ始めたばかりであり、完全
に閉じてしまった状態にはないので、ドア閉フラグ１０
７はセットされていない。従って、１．５／２．５秒タ
イムアウトは発生しておらず、テスト１０８の結果が否
となり、戻り点１１０を通して他のプログラミングを反
転させる。

【００４７】次のミリ秒期間において、ミリ秒インタラ
プトプログラムがエントリ点３４を通して図６，７に至
る。この場合に、テスト３５，３６，１０９および１２
７の結果が正であればテスト１３２は反転があったか否
かを判断する。反転が無ければ、ミリ秒ルーチンが上述
したように実行される。これは、図１０の肯定的な結果
に示されているように、最終的に１．５／２．５秒クロ
ックタイムアウトするまで続行される。それから、ラン
プダウンフラグはステップ１１１でセットされ、３つの
巻線用のパルス幅値の判断とテストがステップ１１２−
１１４とテスト１１５−１１７において行われる。

【００４８】１．５／２．５秒クロックがタイムアウト
した後のあるサイクル後、パルス幅はゼロまで減少して
おり、テスト１１５−１１７の結果がＹＥＳとなってテ
スト１２０に至る。この場合、ドアは閉動作を行ってい
るので、ドア開フラグはセットされず、テスト１２０で
はＮＯが選択されてステップ１４３に至りドア閉フラグ
を設定する。このフラグは、図１０のルーチンと、全て
のエレベータに共通にドアが完全に閉ざされていること
を示す物理的なスイッチとの間の同期を単にとらせるの
に用いられる。そのスイッチの設定はテスト１４４にお
いて決定される。ミリ秒インタラプトルーチンを通す次
のパスにおいて、ランプダウンフラグ（図６，７）とド
ア閉フラグ（テスト１０７，図１０）はテスト１４４に
至る。

【００４９】物理的スイッチがまだ閉じていなければ、
テスト１４４の結果は否となり戻り点１１０に至る。結
局、ドアが完全に閉ざされたスイッチは閉ざされ、テス
ト１４４の結果が正であればステップ１２３，１２４に
至る。テスト１２３ではランプダウンフラグはリセット
され、ステップ１２４ではドア閉フラグ（ステップ１４
３でセットされた）もまたリセットされる。ドア開操作
の終了とは無関係に、ドア閉フラグもまたリセットされ
ることに注意すべきである。

【００５０】ミリ秒インタラプトルーチンは、巻線Ｕ，
ＶおよびＷ用の各々の２つの数を持っている。これらの
数の１つはステップ８６において発生したパルス幅であ
り、図９のステップ１０１において検討され、他の数は
位相であり、この位相は図９のステップ８４およびテス
ト８４，８５によって正常化される。位相はパルス幅を
発生するときに用いられる。この位相に関して更に必要
となるのは、三角正弦波の値の符号が正であるか負であ
るかという点だけである。この符号によって、モータ巻
線が駆動正弦波の正又は負の半サイクルで駆動されるべ
きであるか否かが判断される。

【００５１】図１１において、６４マイクロ秒インタラ
プトルーチンは、エントリポイント１４５を通して至
り、一連のステップ１４６−１４８はＵ，ＶおよびＷ巻
線の各カウンタを、各巻線用のステップ８６と１０１に
おいて発生したパルス幅に設定する。それから、Ｕ巻線
の位相の三角波形正弦波の信号の正負がテスト１４９に
おいてテストされる。信号が正であれば、このことは正
電圧がリニアインダクションモータの１次側１９（図
１）の（２０，２１，図２）に示すＵ巻線に印加される
べきことを意味する。これはステップ１５０によって成
し遂げられるものであり、ステップ１５０ではライン１
５２上の一定の正電圧（図１３）を、適切なスイッチ１
５３を通じて、フィルタ１５５の入力端子１５４（Ｕ巻
線に関して）に接続する。他方、テスト１４９がＵ巻線
の位相の符号が正でないと決定すれば、ステップ１５６
では、スイッチ１５８を通じて、電源１５７から一定の
負電圧を端子１５４へと印加させる。同様にして、図１
１におけるテストおよびステップ１６１−１６６は正又
は負の電圧をスイッチ１７１−１７４を通してライン１
５２，１５７上の電源からフィルタ１５５の他の端子１
６９，１７０に印加させる。図１１において、すべての
カウンタがセットされ３つのスイッチがターンオンした
時、他のプログラミングは戻り点１７５を通して戻され
る。

【００５２】フィルタ１５５は、この実施例において
は、スイッチ１５３，１５８，１７１−１７４とリニア
インダクションモータ１次側１９間に配設されている。
フィルタは、対の巻線（Ｕ，Ｖ；Ｖ，Ｗ；Ｗ，Ｕ）を介
してデルタ接続された３つのコンデンサ１７７−１７９
からなる。各スイッチと対応する巻線間で、コイル１８
０−１８２はコンデンサ１７７−１７９がスイッチ１５
３，１５８，１７７−１７４を介して短絡するのを防
ぐ。フィルタ１５５のコンデンサとコイルは、約１４０
ヘルツ以上の周波数を減衰するローパスフィルタとなる
ように選ばれ、１４０ヘルツ以下の周波数は人間に聴こ
えないので、このブレークポイント周波数が選ばれる。
フィルタ１５５は基本的なドア電流周波数のハーモニッ
クスをフィルタアウトする。このドア電流周波数は図５
において２０ヘルツが示されているが、本発明において
は０と２４ヘルツ間の範囲でもよい。

【００５３】図５に示すように、各巻線は、ミリ秒期間
内に一連の約１６パルスが与えられ、それぞれ、特殊な
巻線に適用可能な正弦波振幅を示すパルス幅を有する。
これらのパルス幅のタイミングはＵ，ＶおよびＷカウン
タがデクリメントされることによってとられ、図１１の
ステップ１４６−１４８において正しいパルス幅がセッ
トされている。それらが、ゼロまで減少した時、例えば
図１２に示されているＵ巻線用のＵカウンタインタラプ
トのような関連するインタラプトを生じさせる。パルス
幅がＵ巻線用に完成すると、Ｕカウンタはエントリ点１
８５を通してインタラプトを図１２に至らせ、一連のス
テップ１８６，１８７はプラスＵスイッチ１５３とマイ
ナスＵスイッチ１５８をオフにし（どちらがオンである
かに拘わらず）、それから戻り点１８８を通して他のプ
ラミングに戻る。同様なカウンタインタラプトルーチン
（図示されていない）がＶ巻線用およびＷ巻線用として
設けられている。

【００５４】本実施例において、リニアインダクション
モータの巻線に流れる正弦波電流はパルスからなる電圧
波形によって表される。パルスの全ては同じ大きさを有
しているが、波形の幅（入力時間）は、その最大値に正
弦波形に沿った点における角度の正弦関数の値を乗算し
た値となっている。

【００５５】電圧波形は、本実施例と同種で周波数が実
質的に異なるパルス幅変調波形を用いてもよく、例え
ば、ここでの１ミリ秒制御間隔に対応させて、周波数が
５０Ｈｚであってもよい。必要ならば、電圧波形は純正
弦波形であってもよい。本発明は可変電圧，可変周波数
リニアインダクションモータエレベータかごドアシステ
ムのオープン電流ループ操作を向上させるのに用いるこ
とが出来る。本実施例においては、巻線に流れる電流の
性能を高めるために用いられる他の電圧成分はここで、
「ブースト」として呼ばれている他のディジタル幅成分
であり、各制御サイクルにおけるパルス幅の全てに適用
されている。他の電圧成分として、巻線における正弦波
電流を得るために、純正弦波電圧を用いているシステム
では純電圧の大きさであってもよく、または他の実施例
における適正な種類のパルス幅成分であってもよい。

【００５６】前述したことは、本発明を実行するために
用いることができる、物理的装置と論理的および演算的
機能を、簡単に述べたものである。ロジックフローは、
本発明を実施するのに用いられるべきコンピュータソフ
トウェアと文字的に同等なものであるとすべきでなく、
むしろ、良く知られているプログラム技術で実施できる
実施例の一例を示すものである。本発明は、単に、例示
の目的のための特殊な数および値について述べているに
すぎない。明らかに、如何なる実施例においても本発明
を使用することの利益を大きくするために述べられたよ
うに、他の数と値を用いることが出来る。ここに述べら
れたルーチンにおける数点での計算の代わりに、表を用
いることもできる。この発明は、１次側に垂直な極を有
し、水平な２次側を有するリニアインダクションモータ
を使用するものについて述べている。この本発明は、例
えば水平な極と１次側から水平に配置した２次側を有す
る他のタイプのリニアインダクションモータにとって
も、もちろん、有用である。

【００５７】かくして、本発明は、代表的な実施例につ
いて図示および説明されているが、発明の思想と範囲か
ら逸脱することなく、前述および種々の他の変形、省略
および追加することは当業者にとって理解されるべきで
ある。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、リニアインダクション
モータにおける所望の巻線電流を得るために発生した電
圧によってリニアインダクションモータを駆動できる。
一方電流フィードバックセンサ又は制御を必要とするこ
となく巻線の基本的な所望の電流であることを確認す
る。それにより、本発明によれば、知覚的又は視覚又は
聴覚の変則性がなく、非常に低コストで円滑なエレベー
タドア操作を遂行することが出来る。

【００５９】また、本発明の他の目的、特徴および利点
は、添付図面に示されているような実施例の詳細な説明
から明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による、リニアインダクション
モータを用いた、エレベータドア操作システムの簡略化
された一部破断概略図。

【図２】図１のリニアインダクションモータにおける巻
線の概略図。

【図３】図２における３巻線の電流関係の波形図。

【図４】図１のリニアインダクションモータにおける電
流の周波数と振幅の関係としての通常の力とリニアの力
を示す波形図。

【図５】制御サイクル内のパルス幅を示す、時間ベース
にもとづく一連の波形図。

【図６】図１のコンピュータ内で用いられる１つのミリ
秒インタラプトルーチンのロジックフロー図。

【図７】図１のコンピュータ内で用いられる１つのミリ
秒インタラプトルーチンのロジックフロー図。

【図８】図１のコンピュータ内で用いられる１つのミリ
秒インタラプトルーチンのロジックフロー図。

【図９】図１のコンピュータ内で用いられる１つのミリ
秒インタラプトルーチンのロジックフロー図。

【図１０】図１のコンピュータ内で用いられる１つのミ
リ秒インタラプトルーチンのロジックフロー図。

【図１１】図１のコンピュータにおいて用いられる６４
マイクロ秒インタラプトのロジックフロー図。

【図１２】図１のコンピュータにおいて用いられる巻線
Ｕ用のパルス幅カウンタインタラプトのロジックフロー
図。

【図１３】図１のリニアインダクションモータのフィル
タとその巻線との接続を含む、図１のドライバーのブロ
ック図。

【図１４】所定の力を供給するのに必要なすべり周波数
図。

【図１５】本発明によるブーストを示す簡略化された波
形図。

【符号の説明】

１７…エレベータドア １８…リニアインダクションモータの２次側 １９…リニアインダクションモータの１次側 ２０〜２５…巻線 ２８…光検出器 ２９…ライン ３０…コンピュータ ３１…ドライバ １５５…フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード イー．アヒジャン アメリカ合衆国，コネチカット，ウエス ト ハートフォード，メイプルウッド アヴェニュー 65 (72)発明者 ジェロウム エフ．ジャミネット アメリカ合衆国，コネチカット，サウス ウインザー，バーチ ロード 59 (72)発明者 トーマス ヒー アメリカ合衆国，コネチカット，ユニオ ンヴィル，ウッドサイド ドライブ 54 (72)発明者 トーマス エム．コワルツィク アメリカ合衆国，コネチカット，ファー ミントン，シカモア レイン 15 (72)発明者 リチャード イー．キューラック アメリカ合衆国，コネチカット，ブリス トル，アルドボーン ドライブ 80 (72)発明者 デイヴィッド ダブリュー．バーレット アメリカ合衆国，コネチカット，イース ト ハートランド，ペル ロード 29 (56)参考文献 特開 平６−321470（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−501276（ＪＰ，Ａ) 米国特許3891907（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B66B 13/14 H02P 5/00 101

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エレベータかごのドアを駆動する可変電
   圧、可変周波数リニアインダクションモータの巻線をオ
   ープンループ電流制御するエレベータかごのドア駆動用
   リニアインダクションモータの制御方法であって、 エレベータドアに所定の運動を行わせるためにリニアイ
   ンダクションモータの巻線に流れるべき正弦波電流に対
   応する電圧制御波形を生成し、 前記電圧制御波形の各ゼロクロス後に直ちに続く一部の
   サイクルで、該電圧制御波形に追加電圧成分を加えると
   ともに、 前記巻線に、前記追加電圧成分が加えられた前記電圧制
   御波形の電圧を供給すること を特徴とするエレベータか
   ごのドア駆動用リニアインダクションモータの制御方
   法。
2. 【請求項２】 前記電圧制御波形は、正弦波形を示すデ
   ィジタル的に発生したパルス幅変調波形であることを特
   徴とする、請求項１記載のエレベータかごのドア駆動用
   リニアインダクションモータの制御方法。
3. 【請求項３】 前記電圧制御波形は、正弦波電流のサイ
   クルに対して、少なくとも３０ディジタルパルス幅期間
   から成り、前記期間の各々が、前記期間の他のパルス幅
   よりも異なるパルス幅を有しかつ、前記追加電圧成分を加えるステップは、 前記正弦波形の
   ゼロクロスにつづく前記期間における追加電圧成分を加
   える、ことを特徴とする請求項２記載のエレベータかご
   のドア駆動用リニアインダクションモータの制御方法。
4. 【請求項４】 前記追加電圧成分は、前記正弦波電流の
   最大ピーク電流の値よりも小さい電流値に対応する値を
   とることを特徴とする請求項１記載のエレベータかごの
   ドア駆動用リニアインダクションモータの制御方法。
5. 【請求項５】 前記最大ピーク電流の値より小さい電流
   値は、前記最大ピーク電流の値の四分の一から三分の二
   のオーダであることを特徴とする請求項４記載のエレベ
   ータかごのドア駆動用リニアインダクションモータの制
   御方法。
6. 【請求項６】 前記電圧制御波形は、正弦波電流のサイ
   クルに対して少なくとも３０ディジタルパルス幅期間を
   有するディジタル的に発生したパルス幅変調波形で、前記追加電圧成分は、ゼロクロスにつづく前記パルス幅
   期間の第１の期間で、前記正弦波電流の最大ピーク電流
   よりも小さい電流値に対応する値をとり、 かつ、その後
   に続くサイクルでは、この値は各期間ごとに、以下の数
   式 【数１】ｘ−ｎ／ｘ ただしｘは４〜８の数、ｎは前記第一の期間から起算さ
   れた、該期間の順番の値を示すによって減少されること
   を特徴とする、請求項１記載のエレベータかごのドア駆
   動用リニアインダクションモータの制御方法。