JP5114506B2 - エレベータシステムの磁気式連結装置 - Google Patents

Description

この発明はエレベータシステムの磁気式連結装置に関する。

一般に、エレベータは、ビルの異なる階の間で昇降路を通して垂直方向に移動するかごを備えている。各々の階つまり乗り場には、１組の昇降路ドアが配置されており、エレベータかごが乗り場にいないときに、昇降路を閉じている。この昇降路ドアは、エレベータかごが乗り場にいるときに、エレベータかごへの出入りを可能とするように、かごドアによって開く。これらのドアの開閉のために、昇降路ドアをかごドアに適切に連結することが必要である。

従来の構成は、一般にいくつかの機能を１つの装置に集約してなるドアインタロックを備えている。このインタロックは、昇降路ドアをロックし、昇降路ドアのロック状態を検出し、かつ昇降路ドアをかごドアに連結して一体に移動するようにする。このように複数の機能を集約することで材料コストは低減するが、従来の構成では、設計が難しいという問題がある。例えば、ロック機能や検出機能は安全基準に沿ったものでなければならない。他方で、連結機能は、昇降路ドアに対するかごドアの位置のばらつきを吸収するために、ある程度の許容誤差を必要とする。一般にこれらの機能が１つの装置に集約されているので、それぞれの設計上の影響がしばしば互いに競合する。

従来のドア連結器は、かごドア側のベーンと、昇降路ドア側の一対のローラと、を含む。昇降路ドアがかごドアによって両方向（開方向および閉方向）に移動するように、ベーンをローラの間に受ける必要がある。このような従来の構成における共通の問題は、かごドアのベーンと昇降路ドアのローラとのアライメントを正確に調整する必要があることである。これは、設置工程における労力やコストの要因となる。さらに、なんらかの事後的なアライメントのずれが、保守の要請や回収の要因となる。

エレベータの保守の要請の約５０％および回収の約３０％は、エレベータドアシステムの構成要素によるものと考えられている。ドアシステムの故障による回収のほぼ半分は、インタロック機能のいずれかに関連している。

ドアを連結するために磁力を用いたドア連結器がいくつか提案されている。この種の例としては、特許文献１〜３に開示のものがある。

米国特許第５４８７４４９号明細書 米国特許第５１７４４１７号明細書 米国特許第６０７０７００号明細書

例示的な磁気式連結装置は、外側面を有するコアを含む。このコアの動作部は、コアに関連した磁束を所望の方向に導くように構成されている。上記動作部の付近の外側面中断部は、該中断部近傍のコアが相対的に高い磁気飽和状態となるように構成されている。

本発明の種々の特徴および利点は、当業者には以下の詳細な説明によって明らかになるであろう。

本発明の一実施例として設計されたドアアッセンブリを備えたエレベータシステムの要部を模式的に示す図。 ドアの移動のためにドア連結装置の構成要素が係合した状態を模式的に示す図。 本発明の電磁石の構成の一例を模式的に示す図。 図２の実施例の特徴部分を示す図。 実施例の他の特徴部分を示す図。 実施例を異なる方向から見た図。 他の実施例を示す図。 （Ａ）〜（Ｈ）は、種々の実施例における表面中断部の構成例をそれぞれ示す図。

図１Ａは、特徴的なドア連結装置を含むエレベータドアアッセンブリ２０を模式的に示している。エレベータかご２２は、かごドア２４を有し、例えばこのかごドア２４は、かご２２とともに昇降路内を移動するように支持されている。かごドア２４は、例えばかご２２が適当な高さ位置に達したときに、乗り場における昇降路ドア２６と整列する。

図示例は、かご２２が乗り場に適切に位置するときに、かごドア２４と昇降路ドア２６とが一体に動くようにするドア連結装置を備えている。この例では、ドア連結装置は、かごドア２４の少なくとも一方に付随した電磁石３０を備える。昇降路ドア２６の少なくとも一方は、対応した磁性体ベーン３２を備えており、要求通りにドア２６がドア２４とともに動く状態を維持すべく、このベーン３２が電磁石３０と協働する。

図１Ｂに示すように、電磁石３０がベーン３２を磁気的に引き付け、開位置および閉位置の間でドア２６，２４が一体に動くようにする。

エレベータドア連結装置の配置における狭い寸法的制約を考慮して、図示例では、電磁石３０とベーン３２とを連結させるための磁気的引き付け力を集中させる特徴的な電磁石の設計を備えており、エレベータのドア２４，２６を互いに適切に連結するようにしている。

図２，図３は、電磁石３０の一実施例の一部断面図であって、例えば図１における上方から見た図を示している。図示の電磁石３０は、適当な磁性体材料から作られたコア４０を備えている。本明細書の利益を得る当業者であれば、それぞれの特定の状況での要求に応じて、コア４０を形成するために、適当な金属、積層体あるいは粉末焼結を選択することができるであろう。コアの形成に用いられる材料の例としては、炭素鋼、けい素鋼、焼結磁性粉末、積層磁性材料、その他の磁性体材料がある。

例示のコア４０は、第１側部４２と第２側部４４とを有し、これらは少なくとも一部が互いにほぼ平行に整列している。第３側部４６および第４側部４８は、少なくとも一部が互いにほぼ平行に整列している。また、この第３側部４６および第４側部４８は、第１側部４２と第２側部４４とに対しほぼ直交している。この例では、各々の側部４２，４４，４６，４８は、電磁石の磁極に対応する。

図から明らかなように、第１側部４２および第３側部４６の外側面は中断部を具備しない（例えば各々の側部は、当該側部に亘って連続した固い外側面を有する）。特に、この例では、第１側部４２および第３側部４６の各々の外側面は、中断されていない。この例では、第４側部４８がギャップ５０を備える。この例では、上記ギャップ５０は、第４側部４８の全高つまり長手方向の全長（図５にＬとして示す）に亘って延びている。

図示例はほぼ直線状の側部を有しかつほぼ矩形状の構成を有しているが、互いに少なくとも一部がほぼ平行をなす第１，第２側部と、互いに少なくとも一部がほぼ平行をなす第３，第４側部と、少なくとも一つの側部におけるギャップと、を有するものであれば、他の構成も可能である。換言すれば、一部が円弧形や不規則な形状をなす構成のコアであっても、図示例の利点を達成し得るように複数の側部とギャップとを備えたものとし得る。一例としては、弓型をなす２つの側部を含み、これらの側部が、各側部の対応する部分に沿った接線が互いに略平行となるように、面対称に配置されている。ある例では、このような図示した略矩形のコアの構成とは異なる構成の電磁石が用いられる。

コアを一般的なＵ字形状とするのではなく、第４側部４８を設けて、第１側部４２と第２側部４４との間の間隔よりも小さなギャップ５０を残すことにより、符号５２として示す磁束、さらにはこの磁束に伴うギャップ５０付近での電磁石３０による磁気的引き付け力が、集中する。図２では、電磁石３０から出る全磁束の一部のみが符号５２として模式的に示されている。

ベーン３２に対しギャップ５０を効果的に配置することにより、図示例では、電磁石３０をベーン３２に連結するために用いられる磁気的引き付け力が集中し、エレベータかごドアと昇降路ドアとを一体に動くように連結することに寄与する。

図示例では、電磁石３０の各部の間に所定の寸法関係があり、エレベータドアアッセンブリの特質ならびに適用される法規により電磁石に課される制約の中で、実現可能な最適な引き付け力を得るように設計されている。図３に示すように、第１側部４２と第２側部４４の内側面は、距離ｓだけ離れており、導電性コイル５４の少なくとも一部を収容するための空間を提供している。公知の方法でコイル５４を励起することにより、例えば電磁石３０をベーン３２に連結するために利用される磁界が発生する。図示例では、ギャップ５０の寸法はｄである。この寸法ｄは、間隔ｓよりも小さい。図示例の第４側部４８は、ギャップ５０に隣接した部分５６の公称幅寸法がｗである。そして、この第４側部４８の幅は、ギャップ５０から離れるに従って増加するように変化している。図示例においてギャップ５０に隣接している第２側部４４は、ギャップ５０に隣接する部分６６の公称幅寸法がｗ１である。また第２側部４４は、上記の部分６６に比べてギャップ５０からより遠く離れた部分６８において、より大きな幅ｗ２を有する。

この実施例の第４側部４８の構成は、所定のギャップの構成によって実現し得る引き付け力の大きさを最適化している。この例では、第４側部４８は、ほぼ外側つまりベーン３２に向かって面する外側面６０を備える。これとは反対側の面６２は、コア４０の内側に向かっている。この例では、面６２は第１の面６０と交差するような向きとなっている。この例では、面６０に対する面６２の向きの傾斜角αは、コア４０の他の寸法に依存している。

一つの例では、上記の角α（図３に符号７１で示す）は、第２側部４４の幅を内側の間隔ｓと寸法ｄとの和で除したもののアークタンジェントに概ね等しい（例えば、α≒arctan（ｗ１／（ｓ＋ｄ）））。一つの例では、第２側部４４の公称幅寸法ｗ１が、角αの決定のために用いられる。他の例では、幅ｗ２が用いられる（例えば、α≒arctan（ｗ２／（ｓ＋ｄ）））。

本実施例では、第４側部４８の部分５６における公称幅寸法ｗは、ギャップ５０の寸法ｄとある寸法関係を有するように選択される。一つの例では、公称幅寸法ｗは、約ｄ／２あるいはこれよりも小さいものとして選択される。図から明らかなように、第４側部４８の幅は、ギャップ５０から離れるに従ってほぼ直線的に増加していく。

第２側部４４の公称幅寸法ｗ１は、本実施例では、９／１０・ｗ２よりも小さい範囲にある。

図示例は、コア４０の内側へ向いた第１側部４４の一部に傾斜面７０を備える。この例では、傾斜面７０は、ギャップ５０に対しある傾斜角でもって傾いている。この例では、上記の傾斜角αと、上記傾斜面７０がギャップ５０に対し傾いている傾斜角とは、異なっている。図示例では、これらの傾斜した面を設けることによって、コア４０の内側面が互いに直交するようにした構成に比較して、ギャップ５０により実現される引き付け力が増大する。

図２に最もよく示されているように、図示例は、ドアハンガ３４に熱的に接続されており、ドアハンガ３４が電磁石３０のヒートシンクとして機能する。この例では、第３側部４６が、コア４０の他の側部に比べて大きな肉厚を有している。この例では、電磁石３０をドアハンガ３４に取り付けるために、アルミニウムブロック７２が用いられている。このブロック７２およびコア４０は、１つあるいは複数の固定具７４によって所定位置に保持されている。上記アルミニウムブロック７２によって、コイル５４の一部をコア４０とドアハンガ３４との間で収容するための空間が得られる。適当な絶縁体ないしコーティングがコイル５４の上に設けられており、コイル５４をドアハンガ３４から電気的に絶縁している。

アルミニウムブロック７２を介した接続によって、電磁石３０からドアハンガ３４を通した熱伝導が得られる。これにより、電磁石３０からの熱の放散が行われ、例示の構成が、エレベータ法規により各構成要素に課せられる制限温度内に適合するようになる、という顕著な効果が得られる。ある一例の法規では、温度が８０℃を越えないことを要求している。例示の構成は、他の法規の規定に基づくスペース的制約に適合し得ないような、かさばる構成要素を付加することなく、上記の要求を満たすことができる。図２は、例示の構成が、エレベータドア敷居７６と昇降路ドア敷居７８との間のスペース的制約にどのように適合しているかを示している。同じ構成例が、温度制限の要求に適合し、かつ十分な磁気的連結を提供し、ドア２４，２６が確実に一体に動く。

電磁石３０の側部４８は、ギャップ５０での磁束５２の集中を行うことから、動作側部となる。このコア４０の動作側部ないし動作部は、電磁石３０をベーン３２に連結するための最も大きな磁気的引き付け力を生成する。

図示例での磁気的な連結は、磁性体の異物が電磁石３０上に集まる、という可能性を招き得る。ギャップ５０に磁性体異物があると電磁石３０とベーン３２との間の適切な連結を阻害するので、磁性体異物がギャップ５０の周囲に集まることがないようにすることが望ましい。図示例は、コア４０の第２側部４４の外側面に、中断部８０を備える。この中断部８０は、該中断部８０の付近において相対的に高い磁束の集中を生じさせるように構成されており、磁性体異物は中断部８０へ向かって引き寄せられることとなる。これにより、コア４０の動作部（例えばギャップ５０）に磁性体異物が堆積することが回避される。

この中断部８０は、該中断部８０付近のコア４０の対応する部分での断面積を減少させる。図３に示すように、第２側部４４は中断部８０において材料の肉厚がｗ３である。この寸法ｗ３は、第２側部４４の部分６８における寸法ｗ２よりも小さい。このように減少した断面積ｗ３によって、中断部８０付近では、コア４０の他の部分に比較して、より高い磁束の集中が得られる。従って、このコア４０の中断部８０付近の部分では、コア４０の他の部分よりも高い割合で磁気的に飽和する。同時に、ギャップ５０およびその付近での連結力の集中は、中断部８０によって減少することはない。

図示例では、寸法ｗ３は、寸法ｗ２と中断部８０の深さとの差にほぼ等しい。一つの例では、ｗ３はｗ１にほぼ等しい。他の例では、ｗ３はｗ１よりも大きいか、あるいは小さい。当業者であれば、この詳細な説明に基づき、それぞれの特定の状況に適合した最適な寸法を選択することができるであろう。

中断部８０は、ギャップ５０に比較的近い位置にある。一つの例では、コア４０の動作部（例えばギャップ５０）から中断部８０までの距離は、ギャップ５０の寸法よりも大きい。一つの例では、ギャップ５０は約７mmの幅である。第２側部４４上の中断部８０は、ギャップ５０の寸法の約２倍から約５倍の距離に位置している（例えば、７mm幅のギャップから約１４mm〜３５mm離れている）。

中断部８０付近でコア４０の寸法が減少し、かつ相対的に高い磁気的飽和となることによって、磁性体異物は中断部８０へと引き寄せられやすい。磁性体の物体が中断部８０の付近にあれば、電磁石３０の磁界によって、磁束に対する磁気抵抗が最小となる。従って、少なくとも一部の磁束は、磁性体の物体つまり磁性体異物内を通過する。これは、磁性体異物の磁気抵抗が、中断部８０付近の高度に飽和した比較的狭いブリッジ状コア材料（例えば寸法ｗ３の部分）の磁気抵抗よりも小さいためである。従って、磁性体異物は中断部８０の周囲に集まりやすい。

図４には、磁性体異物の粒子８２，８４，８６が中断部８０の周囲に集まっている状態が模式的に示されており、符号８８で模式的に示す磁束の一部がこれらの粒子を通過している。

中断部８０の周囲に集まった磁性体異物を通過し得る磁束の量は、異物の断面積に依存する。大きな異物あるいは多量に集まった異物により断面積が大きなものとなるほど、本来は高度に飽和したものとなるコアの中断部８０付近の部分における磁束が少なくなる。このように中断部８０付近でのコア４０内の磁束の磁気抵抗が最小化する傾向によって、磁性体異物はできるだけ中断部８０に近付くようにして保持力による堆積がなされる。

図４に明らかなように、コア４０の動作側部４８とベーン３２との境界に非磁性材料層９０が設けられている。一つの例では、非磁性材料層９０はベーン３２上に設けられている。他の例では、非磁性材料層９０はコア４０上に設けられている。このような層を具備する一つの利点は、コア材料とベーン３２とが互いに磁気的に連結したときに、この層が両者間に所望の間隔を維持することに寄与することである。このような間隔による一つの利点は、コイル５４の電流をオフとした後にコア４０とベーン３２とが離れやすくなる、ということである。もし間隔が非常に小さくあるいは全くない場合には、電流がゼロとなっても、残留磁力による引き付け力が比較的に大きくなり、コア４０とベーン３２とを分離することが困難となる。非磁性材料層９０の他の利点は、磁性体異物８２，８４，８６を中断部８０の周囲に蓄えて、ギャップ５０に引き付けられることがないようにすることである。

図５は、中断部８０がコア４０の長手方向の全長Ｌに亘って延びている実施例を示している。この例では、コア４０の第２側部４４の外側面における溝として中断部８０が構成される。このような溝は、コア４０の製造ないし形成の工程の間に設けられ得る。一つの例では、コア４０を形成した後に、中断部８０として溝ないしスロットが機械加工される。他の例では、型成形ないし鋳造の工程の一部として中断部８０が設けられる。また他の例では、コア４０の製造に用いられる複数の積層体の各々に、中断部８０に対応する部分が設けられる。

図６は、他の実施例を模式的に示しており、ここでは、コア４０の動作部と反対側となる側部に第２の中断部８０’が設けられている。この実施例では、ギャップ５０付近に集まりやすい磁性体異物を、複数の中断部８０，８０’によって、異物が連結装置の所望の動作の障害とならないようなコア４０の部分に集めることができる。

特定の電磁石３０の設計の他の側面に基づいて所望の作用効果を奏するように中断部８０を構成することも可能である。図７（Ａ）〜（Ｈ）は、中断部の種々の可能な断面形状ないし構成を模式的に示している。図７（Ａ）は、ほぼ矩形の溝つまり中断部の設計を示している。図７（Ｂ）および（Ｃ）は、ほぼ台形状の構成を示している。図７（Ｄ）および（Ｅ）は、ほぼ三角形の形状を含んでいる。図７（Ｆ）および（Ｇ）は、段付の形状を含んでいる。図７（Ｈ）は、中断部の少なくとも一部が曲線状のプロファイルをなしている。

図７（Ｂ）〜（Ｈ）に明らかなように、これらの例の中断部では、中断部のある一箇所の幅が中断部の他の部分に比べて小さなものとなっている。例えば図７（Ｂ）〜（Ｄ）の例では、中断部の幅は中断部の深さに応じて連続的に変化する。当業者であれば、このような説明に基づき、それぞれの特定の状況に適合した最適な構成を選択することができるであろう。

図示例は、エレベータドアの連結構造の一部として組み込むことにより、種々の利点を奏する。コア４０の縦横比（例えば、直交方向の厚さに対する長さＬ）は大きく、これにより、エレベータかごドアと昇降路ドアとを確実に連結する十分に強力な磁気的引き付け力を発生する一方で、エレベータシステムの狭い空間的制約の中に連結構造を適合させることができる。例示の中断部８０は、異物があるとドア連結構造の動作を阻害する可能性があるような電磁石３０の場所に、異物が集まることがないようにしている。電磁石３０とベーン３２との境界における磁性体異物の堆積防止が、追加のコストや、連結に利用される引き付け力の低下を伴うことなく達成される。さらに、このような図示例での異物制御の特徴は、電磁石３０における電力消費の増加ないし悪化を招くことがない。異物制御の特徴を達成するために、何ら追加の部品を必要としない。

例示の中断部８０は、電磁石３０およびドアインタロックシステムの信頼性を向上させる。これにより、故障の可能性や保守の要請を最小限とできるので、エレベータシステムの性能が向上する。さらに、エレベータかごドアと昇降路ドアとが確実に連結することにより、ドアの動作の信頼性が向上し、エレベータかごへの乗客の出入りが改善される。

他の特徴である例示の非磁性材料層９０は、電磁石３０とベーン３２とが磁気的に連結されている状態でも、両者間の多少の相対移動を許容する。一つの実施例の非磁性材料層９０は、垂直方向、水平方向、あるいは両方向への多少の相対移動を吸収する滑り層として機能する。このような相対移動は、例えば、エレベータかごが乗り場にあるときの荷重の増減に関連して生じる。

以上の記載は例示であり、限定するためのものではない。本発明の要部を変更することなく開示した例を変更ないし修正できることは当業者には明らかであろう。本発明の法的保護の範囲は、以下の請求の範囲の検討によってのみ定まる。

Claims (20)

1. 外側面を有するコアと、
   このコアによる磁束を所望の方向へ向けるように構成されたコアの動作部と、
   上記外側面において上記動作部の近くに設けられ、かつその部分のコアが相対的に高い磁気飽和状態となるように構成された中断部と、
   を有する磁気式連結装置であって、
   コアは、第１側部、第２側部、第３側部、および第４側部を有し、
   第１側部と第２側部は、少なくとも一部が互いにほぼ平行に整列しており、
   第３側部と第４側部は、少なくとも一部が互いにほぼ平行に整列しており、
   第３側部および第４側部は、第１側部と第２側部とに対しほぼ直交しており、
   動作部は、第４側部におけるギャップからなり、
   このギャップは、第１側部と第２側部との間の間隔よりも小さいことを特徴とする磁気式連結装置。
2. 上記中断部は溝からなることを特徴とする請求項１に記載の磁気式連結装置。
3. 上記コアは長手方向の長さを有し、上記溝は、上記外側面において上記長さの全長に亘って延びていることを特徴とする請求項２に記載の磁気式連結装置。
4. 上記溝は、略矩形の断面形状を有することを特徴とする請求項２に記載の磁気式連結装置。
5. 上記溝は、該溝の第１の位置においては第１の寸法の幅を有し、該溝の第２の位置においては異なる第２の寸法の幅を有することを特徴とする請求項２に記載の磁気式連結装置。
6. 上記溝は、溝の深さに沿って幅が変化する形状をなすことを特徴とする請求項５に記載の磁気式連結装置。
7. 上記中断部は、その部分のコアの断面積を減少させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気式連結装置。
8. 上記中断部はある深さを有し、上記コアの中断部以外の部分はある厚さを有し、上記の減少した断面積は、上記の厚さと上記の深さとの差にほぼ等しいことを特徴とする請求項７に記載の磁気式連結装置。
9. 上記の減少した断面積によって、このコアの断面積部分に沿った磁束に対する磁気抵抗が増加することを特徴とする請求項７に記載の磁気式連結装置。
10. 第２の中断部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の磁気式連結装置。
11. 上記動作部の両側にこれらの中断部が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の磁気式連結装置。
12. 上記ギャップと上記中断部との間の距離が上記ギャップの寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の磁気式連結装置。
13. 上記の距離は、ギャップ寸法の約２倍から約５倍であることを特徴とする請求項１２に記載の磁気式連結装置。
14. 上記コアは、複数の積層体からなり、各々の積層体が中断部の一部を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気式連結装置。
15. 上記コアは、炭素鋼あるいはけい素鋼の少なくとも一方からなることを特徴とする請求項１に記載の磁気式連結装置。
16. 上記動作部に対応して非磁性材料層を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気式連結装置。
17. コアの一部に巻回された導電性コイルを有し、この導電性コイルは、動作部および中断部を覆わないような形で上記外側面の一部を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の磁気式連結装置。
18. 上記コアと選択的な磁気的連結がなされるように構成された磁性体からなるベーン部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気式連結装置。
19. 上記の磁性体からなるベーン部材は、上記コアの上記動作部に面するように配置されていることを特徴とする請求項１８に記載の磁気式連結装置。
20. エレベータかごドアと昇降路ドアとを備え、
    上記コアは、上記エレベータかごドアと上記昇降路ドアの一方に支持され、上記の磁性体からなるベーン部材は、上記エレベータかごドアと上記昇降路ドアの他方に支持され、上記コアと上記ベーン部材との磁気的連結によって上記エレベータかごドアと上記昇降路ドアとが一体に動くように連結されることを特徴とする請求項１９に記載の磁気式連結装置。

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