JP5514917B2 - 磁気ブレーキ装置を備えるエレベータシステム - Google Patents

Description

本発明は、磁気ブレーキ装置を備えるエレベータシステムに関する。

エレベータシステムは、エレベータかごの移動速度の制御に使用される種々の装置を含む。エレベータ巻上機は、かごの移動速度を指示する制御装置に応答して作動する。エレベータ巻上機のブレーキは、例えば、かごを減速させて乗場で停止させるために、巻上機の位置で制動力を加える。エレベータかごには、追加のブレーキ装置が設けられる。

エレベータかごは、場合によって所望の限度を超えた速度で移動するおそれがある。このような過速度状態では、かごに設けられたブレーキ装置が作動してかごを停止させる。このようなブレーキ装置は、典型的に、エレベータかごを案内するガイドレールに係合する摩擦パッドを含む。このようなブレーキ装置に関連する難点の１つは、摩擦パッドとガイドレールとの係合によってガイドレールの対応する部分に沿って表面に変形が生じるおそれがあることである。ガイドレールの表面の変形は、それ以降のエレベータの走行中に振動や騒音を引き起こし、乗り心地を低下させる。

例示的なエレベータシステムは、少なくとも１つのガイドレールに沿って移動するように設けられたエレベータかごを含む。少なくとも１つのブレーキ装置が、エレベータかごと共に移動するように支持される。このブレーキ装置は、複数の磁石部材と複数の協働部材とを含む。協働部材は、磁石部材に対して第１の位置と第２の位置との間で選択的に移動可能である。第１の位置では、エレベータかごはガイドレールに沿って移動可能となる。第２の位置では、磁石部材と協働部材とは協働して、ブレーキ装置とガイドレールとの間で電磁相互作用を生じさせ、ガイドレールに沿ったエレベータかごの移動を阻止する。

開示された例示的な実施例の種々の特徴や利点は、以下の詳細な説明によって当業者に明らかになる。詳細な説明に付随する図面について、以下に簡単に説明する。

本発明の実施例に従って設計されたエレベータ装置の選択された部分の概略説明図である。 例示的なブレーキ装置の構造を示す概略説明図である。 例示的なブレーキ装置の実施例の端部を示す概略説明図である。 例示的なブレーキ装置の作動状態を示す概略説明図である。 図４Ａの例示的なブレーキ装置の異なる作動状態を示す概略説明図である。 他の例示的なブレーキ装置の作動状態を示す概略説明図である。 図５Ａの例示的なブレーキ装置の異なる作動状態を示す概略説明図である。 他の例示的なブレーキ装置の作動状態を示す概略説明図である。 図６Ａの例示的なブレーキ装置の異なる作動状態を示す概略説明図である。 さらに他の例示的なブレーキ装置を示す概略説明図である。 さらに他の例示的なブレーキ装置を示す概略説明図である。 さらに他の例示的なブレーキ装置を示す概略説明図である。 他の例示的なブレーキ装置を示す概略説明図である。 他の例示的なブレーキ装置を示す概略説明図である。

図１は、例示的なエレベータ装置２０の選択された部分を概略的に示している。エレベータかごアセンブリ２２は、ガイドレール２４に沿って移動するように設けられている。かごアセンブリ２２は、エレベータかご２６と、ガイドレール２４に沿ってエレベータかご２６と共に移動するように支持されたブレーキ装置３０と、を含む。ブレーキ装置３０は、ガイドレール２４に沿ったエレベータかご２６の移動を阻止するために、ガイドレール２４の電磁的な応答を利用して制動力を加える。

図２は、ブレーキ装置３０の一例を示しており、このブレーキ装置３０は、かごフレームなどのエレベータかご２６の適切な部分に固定された取付プレート３２を含む。第１の支持ブラケット３４が取付プレート３２に固定される。複数の磁石部材３６が、ブラケット３４に固定された第１のバッキングプレート３８に支持される。一例では、磁石部材３６は、永久磁石であり、バッキングプレート３８は鉄または他の強磁性体により構成される。

他のブラケット４０が、ブラケット４０に対して選択的に移動可能なスライダ４２を支持する。この例では、リニア軸受４４が、エレベータかごが進む垂直経路に平行な方向でブラケット４０に対するスライダ４２の直線移動を容易にするように設けられている。複数の協働部材４６が、スライダ４２に連結された第２のバッキングプレート４８に支持される。協働部材４６は、スライダ４２がブラケット４０に対して直線移動するに従って、磁石部材３６に対して選択的に移動可能となっている。

図３から分かるように、例えば、各々のガイドレール２４は、間にクリアランス５１を有するように磁石部材３６と協働部材４６との間に受け入れられるフィン５０を含む。この配置により、ブレーキ装置３０は、フィン５０の表面に接触せずにガイドレール２４に沿って移動可能となる。

協働部材４６が磁石部材３６に対して第１の位置にあるときには、ブレーキ装置３０は制動力を加えるために使用されていない非作動状態にある。換言すると、協働部材４６が磁石部材３６に対して第１の位置にあるときには、エレベータかご２６は、ガイドレール２４に沿って移動可能となる。

協働部材４６が磁石部材３６に対して第２の位置に移動すると、磁石部材３６と協働部材４６とは、協働してガイドレールとブレーキ装置との間に電磁相互作用を生じさせ、ガイドレールに沿ったエレベータかごの移動を阻止する。ガイドレール２４の電磁的な応答は、ガイドレール２４に沿ったエレベータかご２６の移動を阻止する電気力学的制動力を発生させる。一例では、電磁的な応答は、ガイドレール２４のフィン５０に誘導される渦電流である。

ガイドレール２４は、ブレーキ装置３０によって容易に制動力を加えることができるように導電性材料から構成される。一例では、ガイドレール２４は、アルミニウム製である。ガイドレールにアルミニウムを使用することにより、軽量な材料が提供され（例えば、アルミニウムは鋼よりも軽い）、従来のエレベータ装置に比べて設置費用が安くなる。より軽量なレールによって、安価な設置が容易になる。このような装置では、選択された条件でエレベータかご２６の動きを阻止するためにブレーキ装置３０とガイドレールの表面との間に摩擦係合が不要なので、アルミニウムのように比較的軟らかい材料を使用することができる。摩擦力が使用される場合には、アルミニウム製のレールは耐久性のために硬化された面を含みうる。

図４Ａは、ブレーキ装置３０の一例を概略的に示している。この例では、複数の磁石部材３６が全てガイドレール２４のフィン５０の一方側に配置される。この例では、協働部材４６は、永久磁石である。レールフィン５０は、磁石部材３６と永久磁石である協働部材４６との間の間隙に配置される。図４における磁石の磁化方向すなわち極性化の方向は、レールフィン５０の反対側で互いに反対向きである。これは、矢印５２によって概略的に示している。図４Ａに示す協働部材４６の第１の位置は、ガイドレール２４に沿ってエレベータかご２６が移動可能となるブレーキ装置３０の非作動状態に対応する。

図４Ｂは、図４Ａの例の作動状態を概略的に示している。ブレーキがかかっている作動状態は、例えば、エレベータの過速度状態で有用である。スライダ４２と協働部材４６とは、矢印５３で概略的に示すように（つまり、図では左に）移動している。図４Ｂに示す第２の位置では、永久磁石からなる協働部材４６は、磁石部材３６の磁化方向と一致する磁化方向を有し、この磁化方向はレールフィン５０を横切る。この位置では、ガイドレール２４とブレーキ装置３０との間の電磁相互作用により、エレベータかご２６の移動を阻止する制動力が得られる。図４Ｂに示す第２の位置では、磁石アセンブリは、一致した極性化により磁石アセンブリの間の間隙を横切ってガイドレールのフィン５０を通る磁界の流れを生じさせるように互いに対して配置される。貫通する磁界は、レール内に渦電流を励起し、大きな電気力学的制動力を生じさせる。レール内に励起された渦電流が電気力学的制動力を発生させる方法は周知である。

スライダ４２と協働部材４６とが図４Ｂに示す第２の位置にいつ移動するかを選択的に制御することにより、ブレーキ装置３０はエレベータかご２６の移動を阻止する制動力を選択的に加える。

図４Ａ，図４Ｂに示す例の１つの特徴は、協働部材４６が図４Ａに示す第１の位置にある非作動状態でも、磁界の小さな部分（例えば、漏れ磁界）がレールフィン５０を貫通してエレベータの走行時に比較的小さい抵抗が生じる点である。このような抵抗は、第２の位置における協働部材４６によるエレベータかごの移動の阻止に関連する力の約３パーセント程度である。この小さな抵抗は、エレベータかご２６の垂直方向の振動を最小化する減衰力として有用である。さらに、協働部材４６が第１の位置にあるときにレールを貫通する漏れ磁界は、エレベータの走行時に横方向の安定力、すなわちセンタリング力を提供する。換言すると、図４Ａ，図４Ｂで概略的に示した装置は、ブレーキ装置３０がエレベータかごの減速に使用されていない場合でも、エレベータの乗り心地を改善する振動減衰機能を提供する。

図５Ａ，図５Ｂは、他の例示的なブレーキ装置３０を概略的に示している。この例では、協働部材４６は、強磁性材料で形成された磁極シューである。スライダと磁極シューである協働部材４６は、レールフィン５０に対して磁石部材３６と同じ側に位置する。この例では、レールフィン５０の反対側に鉄製のリターンバッキングプレート４８が設けられる。

磁極シューである協働部材４６が、図５Ａに示す第１の位置にある場合、磁石部材３６の磁界は本質的にレールフィン５０の一方側に封じ込められる。この第１の位置では、磁極シューである協働部材４６は、少なくとも部分的に磁石部材３６の間の間隔５６と整列している。この例では、磁極シューである協働部材４６の間にも間隔５８がある。

図５Ｂに示すように、磁極シューである協働部材４６を磁石部材３６に対して第２の位置に配置するために、スライダ４２が矢印６０で概略的に示すように移動可能である。この位置では、磁極シューである協働部材４６は、磁石部材３６と整列して磁界がレールフィン５０を貫通するのを可能にし、レールフィン５０内に渦電流を励起してエレベータかご２６の移動を阻止する充分に大きい電気力学的な力を発生させる。図５Ｂに示す位置では、磁石の磁界は、レールフィン５０を通って、磁石部材３６からレールフィン５０の反対側に位置する鉄製のバッキングプレート４８まで流れて、磁石部材３６に戻る。

スライダ４２と磁極シューである協働部材４６の位置を選択的に制御することにより、ブレーキ装置３０はエレベータかご２６の移動を阻止する制動力を選択的に加える。図示の例では、磁石部材３６は、それぞれ幅を有する。磁石部材３６の間の間隔５６とそれぞれの磁石部材３６の幅により、磁極ピッチ６１が定められる。協働部材４６の寸法とこれらの間の間隔５８は、図５Ｂに示す第２の位置において、間隔５８が間隔５６と整列し、かつ磁極シューである協働部材４６が磁石部材３６と整列するように選択される。スライダ４２は、図５Ａに示す第１の位置と図５Ｂに示す第２の位置との間で、磁極ピッチ６１の半分に対応する距離だけ移動する。

図６Ａ，図６Ｂは、磁石部材３６がレールフィン５０の両側に設けられ、磁極シューである協働部材４６が磁石部材３６の各々の組と関連づけられた他の例示的な装置を示している。図６Ａに示す第１の位置では、磁石部材３６の磁界はレールフィン５０を貫通しない。協働部材４６が矢印６２で概略的に示すように直線状に移動した後の図６Ｂに示す第２の位置では、磁石部材３６の磁界はレールフィン５０を貫通し、レールフィン５０内に渦電流を励起して電気力学的制動力を発生させる。

図７Ａ〜図７Ｃは、他の例示的な実施例を概略的に示している。この例のガイドレール２４は、２つのレールフィン部分５０を含み、ブレーキ装置３０は両方のレールフィン部分５０と相互に作用するように配置される。２つのレールフィン５０を使用することで、渦電流が誘導される導電性材料の表面積が増加する。さらに、２つのレールフィン５０を含む構造は、渦電流経路に沿った抵抗を減少させる。このような装置の１つの特徴は、昇降路壁から離れてエレベータかご２６の中心に向かう方向で、レールフィン５０の寸法を減少させることが可能になることである。レールフィンに要求される寸法の減少により、例えば、昇降路内でエレベータかごに利用可能な空間が増加するか、あるいは特定のエレベータかご容量で要求される昇降路空間が減少する。

図７Ｂは、磁石部材３６に対して第１の位置に配置された協働部材４６を示している。この例では、スライダ４２、協働部材４６および磁石部材３６は、全て２つのレールフィン５０の間の間隔に配置されている。鉄製のリターンバッキングプレート３８が、各々のレールフィン５０の反対側に設けられている。この例では、協働部材４６は、永久磁石である。磁石部材３６は離間されており、間に磁極片６６を有する。永久磁石である協働部材４６も離間されており、間に磁極片６８を有する。図７Ｂの装置における磁石部材３６と隣接または整列した磁石である協働部材４６との磁化方向すなわち極性化の方向は、矢印７０で概略的に示すように反対向きになるように設けられる。この位置では、磁石部材３６と協働する磁石部材４６の本質的に全ての磁界は、２つのレールフィン５０の間の間隔に封じ込められる。これにより、エレベータかごは、ガイドレール２４に沿って移動可能となる。

ブレーキをかけることが望ましい場合には、スライダ４２が矢印７２で概略的に示すように移動して、磁石である協働部材４６を磁石部材３６に対して図７Ｃに示す第２の位置へと直線状に移動させる。この位置では、磁石部材３６と隣接または整列した磁石である協働部材４６との磁化方向は、矢印７０で概略的に示すように同じ向きになる。このような磁化方向および間に設けられた磁極部材６６，６８によって、磁石の磁界がレールフィン５０を貫通することが可能となり、レールフィン５０内に渦電流が励起されて、電気力学的制動力が発生する。

上述した例における電気力学的制動力の１つの特徴は、制動力の大きさがレールフィン５０に対する磁石部材３６および協働部材４６の移動速度に比例することである。制動力は、最高移動速度で最も大きく、エレベータかご２６の減速に従って小さくなる。いくつかの例では、ブレーキ装置は、上述の電気力学的制動力のみでは完全にエレベータかご２６を停止させることができない。昇降路の摩擦システムの力がエレベータかご２４を推進する重力や慣性力よりも小さい場合には、所望の位置でエレベータかごを停止させるために追加の摩擦による制動が望ましい場合もある。

一例では、ブレーキ装置３０の構造を利用して追加の摩擦による制動力を加えることが可能である。図８は、磁石部材３６が、レールフィン５０に面して磁石部材に支持された制動材料７６を含む装置を概略的に示す。電気力学的制動力によってエレベータかごが充分に減速した後、バッキング部材３８と磁石部材３６は、制動材料７６をレールフィン５０に接触させるようにレールフィン５０に向かって移動し、エレベータかご２６を完全に停止させる追加の摩擦による制動力を提供する。

図９は、磁石部材３６に隣接してブレーキパッド７８が配置された他の装置を概略的に示している。ブレーキパッド７８は、選択的にレールフィン５０と係合するように移動し、選択された条件でエレベータかごを完全に停止させる。

一例では、レールフィン５０との係合状態へのブレーキ材料７６またはブレーキパッド７８の移動は、磁石部材３６と協働部材４６との間の磁力によって生じる。換言すると、例示的なブレーキ装置３０の種々の部分の間の吸引力（または反発力）を利用して摩擦停止部材をレールフィン５０と係合するように移動させ、エレベータかごの移動を阻止することができる。

一例では、磁石部材３６、協働部材４６またはこれらの両方が支持される方法は、材料のたわみを許容し、選択された条件においてレールフィン５０と対応する摩擦ブレーキ部材との間のクリアランスがなくなるように対応する部材がレールフィン５０に向かって移動する。他の例では、摩擦制動部材がレールフィン５０と選択的に係合するように、ブレーキ装置３０の適切な部分が、装置３０の対応する部分の横方向移動を許容するように設けられる。

上述の説明は、例示的であり、限定的なものではない。開示された例の変更や改良は、当業者には明らかであり、以下の請求項を検討することのみによって判断される本発明に与えられる法的保護の範囲から必ずしも逸脱するものではない。

Claims (20)

1. エレベータかごと、
   エレベータかごの移動を案内するように配置された少なくとも１つのガイドレールと、
   エレベータかごと共に移動するように該エレベータかごに支持された少なくとも１つのブレーキ装置であって、ガイドレールに隣接する複数の磁石部材と、これらの磁石部材の近くに設けられた複数の協働部材と、を含み、前記協働部材が、ブレーキ装置によりエレベータかごがガイドレールに沿って移動可能となる第１の位置と、前記磁石部材と前記協働部材が協働してガイドレールとブレーキ装置との間に電磁相互作用を生じさせて、ガイドレールに沿ったエレベータかごの移動を阻止する第２の位置と、の間で前記磁石部材に対して移動可能となっている、ブレーキ装置と、を備え、
   第２の位置では、ガイドレールを貫通する磁界が発生してガイドレール内に渦電流が励起されるように前記磁石部材と前記協働部材が整列し、これにより、ガイドレールに沿ったエレベータかごの移動を阻止する電気力学的制動力が発生することを特徴とするエレベータシステム。
2. 前記磁石部材と前記協働部材とは、全てガイドレールの一方側に配置されていることを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
3. 前記磁石部材は、ガイドレールの一方側に配置されており、前記協働部材は、ガイドレールの第２の側に配置されていることを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
4. ブレーキ装置は、前記磁石部材が支持された基部と、前記協働部材が第１の位置と第２の位置との間で摺動するように支持されたスライダと、を備えることを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
5. 前記協働部材は、エレベータかごが選択された閾値を超える速度で移動したことに応じて、第１の位置から第２の位置に移動することを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
6. 前記磁石部材は、各々の磁石部材と隣接する磁石部材との間に第１の間隔を有するように直線上に配置されており、
   前記協働部材は、各々の協働部材と隣接する協働部材との間に第２の間隔を有するように直線上に配置されており、
   第１の位置では、前記協働部材が第１の間隔と少なくとも部分的に整列し、前記磁石部材が第２の間隔と少なくとも部分的に整列していることを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
7. 前記磁石部材は幅を有し、
   第１の空間の幅と前記磁石の１つの幅との和が第１のピッチに等しく、
   前記協働部材は、第１の位置から第２の位置へと移動するときに、第１のピッチの半分に等しい距離だけ移動することを特徴とする請求項６記載のエレベータシステム。
8. 前記協働部材は、第１の位置と第２の位置との間で移動するときに、エレベータかごの移動方向と平行な方向に移動することを特徴とする請求項６記載のエレベータシステム。
9. 前記少なくとも１つのガイドレールは、２つの平行なレールフィンを有し、
   ブレーキ装置は、少なくとも部分的に前記平行なレールフィンの間に位置し、該ブレーキ装置と前記平行なレールフィンの両方との間に前記電磁相互作用が生じることを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
10. 前記磁石部材と前記協働部材は、前記平行なレールフィンの間に配置されていることを特徴とする請求項９記載のエレベータシステム。
11. 前記磁石部材は、ガイドレールの一方側に配置され、
    前記協働部材は、ガイドレールの反対側に配置された磁石を含み、
    第１の位置では、ガイドレールに対する前記磁石部材の磁化方向が、整列して設けられた対応する前記協働部材の磁化方向と反対向きになるように、前記磁石部材と前記協働部材とが整列して設けられており、
    第２の位置では、ガイドレールに対する前記磁石部材の磁化方向が、整列して設けられた対応する前記協働部材の磁化方向と同じ向きになるように、前記磁石部材と前記協働部材とが整列して設けられていることを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
12. 前記各々の磁石部材の磁化方向が、隣接する磁石部材の磁化方向とは反対向きであり、
    前記各々の協働部材の磁化方向が、隣接する協働部材の磁化方向とは反対向きであることを特徴とする請求項１１記載のエレベータシステム。
13. 前記磁石部材の少なくともいくつかは、ガイドレールと係合するように制動材料を移動させるためにガイドレールに向かって移動可能となっていることを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
14. 少なくとも２つの前記磁石部材の間に、前記ガイドレールと係合するように配置された摩擦ブレーキ部材を備えることを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
15. 前記ガイドレールと選択的に係合するように、少なくともいくつかの前記磁石部材のガイドレールに面する面に支持されたブレーキパッドを備えることを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
16. 前記協働部材は、磁石であることを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
17. 前記協働部材は、磁極であることを特徴とする請求項１記載のエレベータシステム。
18. エレベータかごと共に移動するように該エレベータかごに支持されたブレーキ装置を有するエレベータかごの速度の制御方法であって、ブレーキ装置は、ガイドレールに隣接する複数の磁石部材と、これらの磁石部材の近くに設けられた複数の協働部材と、を備えており、
    ブレーキ装置によりエレベータかごがガイドレールに沿って移動可能となるように、前記協働部材を前記磁石部材に対して第１の位置に維持し、
    エレベータかごの速度の減速が望ましい場合に、ガイドレールに沿ったエレベータかごの移動を阻止するように、前記磁石部材と前記協働部材が協働してガイドレールとブレーキ装置との間に電磁相互作用を生じさせる第２の位置に前記協働部材を選択的に移動することを含み、
    第２の位置では、ガイドレールを貫通する磁界が発生してガイドレール内に渦電流が励起されるように前記磁石部材と前記協働部材が整列し、これにより、ガイドレールに沿ったエレベータかごの移動を阻止する電気力学的制動力が発生することを特徴とする制御方法。
19. エレベータかごが選択された閾値を超える速度で移動したことに応じて、前記協働部材を第１の位置から第２の位置に移動することを含むことを特徴とする請求項１８記載の制御方法。
20. エレベータかごを選択された閾値より低い速度まで減速させる前記電磁相互作用の後に、摩擦による制動力を加えることを含むことを特徴とする請求項１８記載の制御方法。

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