JPH09151048A - エレベータ用リニアモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 停電等により電力の供給が無くなったとき
に、より強い制動力で発電制動を掛け、エレベータのか
ごが安全な速度でゆっくりと降下し停止するエレベータ
装置を得る。 【解決手段】 一次側電機子巻線２２〜２９に給電でき
ないとき、かご２は推力を喪失して落下しようとする
が、通常運転時に励磁する電機子長よりも短い長さで電
機子巻線２２〜２９の端子Ｔ１〜Ｔ１０間を個別に短絡
するための個別短絡用接点４０〜４７を設けて、かご２
に設けられた界磁３を構成している永久磁石３ａ，３ｂ
が移動することにより発電制動を掛け、かご２をゆっく
りと安全な速度で降下させ停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エレベータ用リ
ニアモータに関し、特に、リニアモータを用いたロープ
レスエレベータのためのエレベータ用リニアモータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、例えば特開平４−３９２８５号
公報に示された、エレベータ用リニアモータを有する従
来のリニアモータエレベータを示した図である。図４に
示すように、従来のリニアモータエレベータは、建屋内
に設けられた昇降路１内に、エレベータのかご２と、複
数の永久磁石３ａ及び３ｂあるいは超電導コイル等によ
り構成されているリニアモータの界磁３と、建屋側に敷
設されているリニアモータの一次側電機子巻線４と、電
機子巻線４が巻回されている鉄芯５と、上部バッファ７
と、エレベータを支えるガイドレール６とを備える。な
お、ガイドレール６、電機子巻線４及び鉄芯５等は、図
４に示すように、かご２の両側に取付られている。

【０００３】図５は、他の従来のリニアモータエレベー
タに設けられたエレベータ用リニアモータの構成を示し
た回路図である。図５において、２２〜２９および３０
〜３７は、三相の一次側電機子巻線であり、一次側電機
子を構成しているものである。電機子巻線２２〜２５は
直列に接続され、同じく直列に接続された電機子巻線２
６〜２９と並列に接続されて、インバータ１６に接続さ
れている。１４は、電機子巻線２２〜２９とインバータ
１６との間の開閉を行うための接点である。１０は、発
電制動を掛けるとき電機子巻線２２〜２５の各相に対し
て設けられた３つの端子Ａ（具体的には、図６のＡ１、
Ａ２およびＡ３参照）間を短絡するためのバック接点で
ある。なお、ここで、電機子巻線２２〜２５は、上述し
たように、三相のものであるため、実際には、図６の部
分拡大図に示したように配線されているが、図５におい
ては、図の簡略化のため、一相のように記載されてい
る。また、それぞれの電機子巻線２２〜３７の電機子巻
線長は、永久磁石３ａ及び３ｂの極ピッチをＰとする
と、２Ｐと同等の長さとなっている。従って、図５にお
いては、各鉄芯５に、電機子巻線２２〜３７がそれぞれ
４個ずつ納められているので、各鉄芯５に巻かれ、直列
に接続された電機子巻線２２〜２５、２６〜２９等の長
さは、それぞれ、８Ｐとなっている。

【０００４】また、電機子巻線３０〜３７も、同様に、
電機子巻線３０〜３３が直列に接続され、同じく直列に
接続された３４〜３７と並列に接続されて、インバータ
１７に接続されている。１５は、電機子巻線３０〜３７
とインバータ１７との間の開閉を行う接点である。１１
は、発電制動を掛けるとき電機子巻線３０〜３７の端子
間を短絡するためのバック接点である。なお、電機子巻
線３０〜３７も、上述したように、それぞれ、３相のも
のであるため、実際には、図６の電機子巻線２２〜２５
のように配線されている。他の構造については、図４と
同様であるため、同一符号により示し、ここではその説
明は省略する。また、図５においては、界磁３を構成し
ている複数の永久磁石３ａ及び３ｂは、かご２の左右に
２個ずつ縦に一列に配置されており、左右ともに、上か
ら順に、Ｎ、Ｓの順に設けられている。

【０００５】このように、電機子巻線２２〜２９および
３０〜３７は、鉄芯５の中に復数個ごとに直列に接続さ
れ、さらに、それらが並列に接続されて、一つのブロッ
クとして区別されており、そのブロック単位でインバー
タ１６または１７により駆動されている。それぞれのブ
ロックの垂直方向の長さは切換回数を少なくするため
に、界磁３よりも十分に長く構成されている。なお、図
５において、１８はコンバータであり、１９は平滑用の
コンデンサ、２０はコンバータ１８を力率＝１で働かす
ためのリアクトルである。ここで、インバータ１６，１
７、コンバータ１８、および、コンデンサ１９は、エレ
ベータ動作の制御を行うための制御手段を構成してい
る。

【０００６】次に、図５の従来のロープレスエレベータ
装置に設けられたエレベータ用リニアモータの動作につ
いて説明する。通常運転時においては、かご２が電機子
巻線２２〜２９で駆動される区間にあるときは、バック
接点１０は開放され、接点１４が閉じて、インバータ１
６から電機子巻線２２〜２９に給電が行われて、かご２
に取り付けられた界磁３との相互作用でエレベータの推
力を得る。その推力によってかご２が移動して、電機子
巻線３０〜３７で駆動される区間に来たときは、バック
接点１１が開放され、接点１５が閉じて、インバータ１
７から電機子巻線３０〜３７に給電が行われて、推力を
得る。一方、停電等の異常時には、電源が無くなり推力
を喪失してかご２が落下するので、それを防ぐために、
電機子巻線２２〜２９および３０〜３７のそれぞれのブ
ロック毎に、バック接点１０または１１を閉じて、電機
子巻線２２〜２９および３０〜３７間を短絡して発電制
動を掛けている。なお、このときの短絡する電機子巻線
長は、電機子巻線２２〜２９、および、３０〜３７毎に
短絡されるため、直列に接続されている電機子巻線２２
〜２５の長さ、すなわち、８Ｐとなっている。

【０００７】上述したように、従来のリニアモータエレ
ベータに設けられたエレベータ用リニアモータにおいて
は、垂直走行中に電源の停電等で推力を喪失した場合に
は、発電制動をかけて、かご２が自由落下するのを避け
ているが、その制動力Ｆ_bは、例えば、リニアドライブ
研究会資料ＬＤ−９４−２１，渡部俊春他「突極性を考
慮した縦型リニア同期モータの発電制動特性」によると
次式で表される。

【０００８】

【数１】

【０００９】ここで、ｍ：相数、ｒ_a：界磁３と電機子
巻線２２〜３７の対向部の電機子巻線抵抗（Ω／相）、
Ｋ_e：起電力定数（Ｖ／Ｈｚ）、ｆ：起電力の周波数
（Ｈｚ）、Ｌ_a：界磁３と電機子巻線２２〜３７の対向
部の電機子巻線インダクタンス（Ω／相）、ｎ_f：界磁
長（ｍ）、ｎ_a：電機子巻線長（ｍ）、τ：磁極ピッチ
（ｍ）である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のリニアモータエ
レベータに設けられたリニアモータにおいては、発電制
動を掛ける場合は、通常運転時に１つのインバータ１６
または１７に接続されて励磁されるブロック毎に電機子
巻線２２〜２９および３０〜３７を短絡している。例え
ば、図５において、電機子巻線２２〜２５と２６〜２９
は接点１０にて短絡される。従って、電機子巻線長が８
Ｐという長い状態で短絡している。上記の（１）式によ
ると、制動力Ｆ_bは電機子巻線長ｎ_aに反比例するので、
長い電機子巻線長（８Ｐ）においては停止するまでの間
の降下速度が比較的速くなってしまうという問題点があ
った。

【００１１】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、電機子巻線を通常運転時に励磁
する長さよりも短く分け、短い電機子巻線長で短絡し、
より強い制動力を得て、望ましい緩やかな速度で降下さ
せ停止することができるエレベータ用リニアモータを得
ることを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるエレベ
ータ用リニアモータは、エレベータ昇降路内において、
建屋側およびエレベータのかご側の一方に設けられて、
直列に接続された複数の巻線を有する一次側電機子と、
一次側電機子に対向して、建屋側およびエレベータのか
ご側の他方に設けられた界磁と、電力の供給が停止した
時に、一次側電機子の全長よりも短い長さで、上記巻線
を短絡するための短絡手段とを備えたものである。

【００１３】また、界磁が複数個の永久磁石から構成さ
れており、それらの永久磁石の極ピッチをＰとしたと
き、直列に接続された複数の一次側電機子巻線の全体長
がＫ×２Ｐの長さ（Ｋは２以上の整数）であって、短絡
手段により、一次側電機子巻線を、Ｎ×２Ｐの長さ（Ｎ
は（Ｋ−１）≧Ｎ≧１の整数）の単位で短絡する。

【００１４】また、短絡手段が、直列に接続された複数
の一次側電機子巻線間の接続箇所から引き出された少な
くとも２つのリード線と、それらのリード線に接続され
た端子と、それらの端子間に接続された開閉器とから構
成されている。

【００１５】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、本発明の一実施の形態を図１及び
図２に基づいて説明する。図１及び図２は本発明の一実
施の形態におけるエレベータ用リニアモータにおけるイ
ンバータ１６と電機子巻線２２〜２９との間の接続を示
した部分回路図である。他の構成については、図４〜図
６の従来例と同様であるため、ここではその説明を省略
する。図１において、鉄芯５には、図６に示したような
３相の一次側電機子巻線２２〜２５が巻かれているが、
それぞれの電機子巻線長は、永久磁石３ａ及び３ｂの極
ピッチをＰとすると、２Ｐと同等の長さとなっている。
従って、図１においては、鉄芯５は、４個の電機子巻線
２２〜２５が納められているので、全体の長さは８Ｐと
なっている。また、電機子巻線２２〜２５は、図１及び
図２に示されるように、それぞれ、互いに直列に接続さ
れており、それらの各接続箇所からはリード線３９が引
き出されている。また、リード線３９の各々には、端子
Ｔ１〜Ｔ１０が接続されている。端子Ｔ１〜Ｔ１０につ
いて、それぞれ具体的に説明すれば、インバータ１６と
電機子巻線２２との接続箇所に接続されているのが端子
Ｔ１、電機子巻線２２と２３の接続箇所に接続されてい
るのが端子Ｔ２、電機子巻線２３と２４の接続箇所に接
続されているのが端子Ｔ３、電機子巻線２４と２５の接
続箇所に接続されているのが端子Ｔ４、電機子巻線２５
の３相の結線の接続点と電機子巻線２５との間に設けら
れているのが端子Ｔ５である。

【００１６】また、同様に、電機子巻線２６〜２９も直
列に接続され、それらの各接続箇所から端子Ｔ６〜Ｔ１
０が出ている。電機子巻線２２〜２５と電機子巻線２６
〜２９とは、互いに並列に接続されて、共通のインバー
タ１６に接続されている。端子Ｔ６〜Ｔ１０について
は、それぞれ、端子Ｔ１〜Ｔ５と同様であるため、その
具体的な説明は省略する。また、図１において、１４
は、インバータ１６と電機子巻線２２〜２５および２６
〜２９との間を開閉するための接点であり、４０〜４７
は、各端子Ｔ１〜Ｔ１０間に設けられて、電機子巻線２
２〜２９間を個別に短絡するための開閉器から構成され
た個別短絡用接点である。ここで、リード線３９、端子
Ｔ１〜Ｔ１０および個別短絡用接点４０〜４７は、電力
の供給が停止した時に、直列に接続された電機子巻線２
２〜２５または２６〜２９からなる一次側電機子の全長
よりも短い長さで、電機子巻線２２〜２９を短絡するた
めの短絡手段を構成している。

【００１７】動作について説明する。通常運転時におい
ては、個別短絡用接点４０〜４７は開放され、一方、イ
ンバータ１６と電機子巻線２２〜２５および２６〜２９
との間を開閉するための接点１４は閉じており、インバ
ータ１６から電機子巻線２２〜２５および２６〜２９に
給電が行われ、かご２の垂直走行が行なわれる。一方、
停電等の異常時で、電力の供給が無くなった場合には、
逆に、接点１４が開放され、個別短絡用接点４０〜４７
が閉じられる。これにより、電機子巻線２２〜２９は、
個別に、それぞれ、短絡される。かご２は、推力が無く
なり落下を始めるが、かご２に設けられた永久磁石３ａ
及び３ｂが移動することで対向する電機子巻線２２〜２
９のいずれかに起電力が誘起され、発電制動が掛かる。
このとき、本願のエレベータ用リニアモータにおいて
は、電機子巻線２２〜２９が、それぞれ、個別に短絡さ
れるので、その短絡される電機子巻線長は、電機子巻線
２２〜２９の個々の電機子巻線長２Ｐとなり、図５の従
来例の電機子巻線長８Ｐに比べて短絡する電機子巻線長
がかなり短いので、上記（１）式の関係により、より強
い制動が掛かる。

【００１８】図３は、発電制動が掛かっているときの、
電機子巻線２２〜２９に誘起される起電力周波数ｆと制
動力Ｆ_bとの関係を示したグラフである。図で、Ｇ１は
図５に示したような従来のエレベータ用リニアモータに
おける、直列に接続された複数の電機子巻線２２〜２５
の全体の長さの長い電機子巻線長（８Ｐ）で短絡した場
合を示したグラフで、Ｇ２は本発明によるエレベータ用
リニアモータにおける、電機子巻線２２〜２９の個々の
電機子巻線長である短い電機子巻線長（２Ｐ）で短絡し
た場合を示したグラフである。この図３のグラフに示さ
れるように、本発明のＧ２の場合は、従来例であるＧ１
の場合よりも制動力が大きくなっている。発電制動が掛
かっているときは、制動力Ｆ_bとかご２の重量とが一致
した状態で、かご２は降下しているが、このときの制動
力をＦｂ１とすると、Ｇ１（従来例）の場合における起
電力周波数ｆはｆ１であり、一方、Ｇ２（本発明）の場
合における起電力周波数ｆはｆ２となっている。ここ
で、図３のグラフから明らかなように、ｆ１＞ｆ２とな
るので、Ｇ２（本発明）の方がＧ１（従来例）よりもか
ご２が降下する速度は遅くなる。従って、より適度なゆ
っくりとした速度で降下することになる。

【００１９】このように、従来のエレベータ用リニアモ
ータにおいては、通常運転時に励磁する８Ｐの長さと同
等の電機子巻線長で短絡していたのを、本発明のエレベ
ータにおいては、発電制動を掛けるときに、それよりも
短い２Ｐの長さで短絡するようにしたので、停電等の異
常時で電力の供給が無くなった場合に、発電制動を掛け
てかご２の落下を防ぐときに、より強い制動力が働き、
エレベータのかご２を適度なゆっくりとした速度で降下
させ停止させることができる。

【００２０】なお、上述した実施の形態においては、上
記の（１）式の関係から、電機子巻線２２〜２９を個々
に短絡する場合が最も強い制動力が得られるため、その
場合を例にして説明したが、しかしながら、その場合に
限らず、直列に接続された複数の一次側電機子巻線の個
数よりも少なくとも１つ少ない個数ごとに、ずなわち、
図１の例においては、４個ずつ直列に接続されているた
め、３個以下の個数ごとに短絡手段である個別短絡用接
点４０〜４７を設けるようにすれば、停電等における非
常時に、通常動作時の電機子励磁長よりも短い長さで、
電機子巻線２２〜２９を短絡させることができ、図５の
従来例に比べればより強い制動力を得ることができるの
で、経費および設置環境等を考慮に入れて、電機子巻線
２２〜２９の短絡する個数単位を、直列に接続された電
機子巻線２２〜２５または２６〜２９の個数よりも少な
くとも１つ少ない範囲内で適当に選ぶようにすればよ
い。

【００２１】

【発明の効果】この発明に係わるエレベータ用リニアモ
ータは、エレベータ昇降路内において、建屋側およびエ
レベータのかご側の一方に設けられて、直列に接続され
た複数の巻線を有する一次側電機子と、一次側電機子に
対向して、建屋側およびエレベータのかご側の他方に設
けられた界磁と、電力の供給が停止した時に、一次側電
機子の全長よりも短い長さで、上記巻線を短絡するため
の短絡手段と備え、もって、電力の供給が停止した時
に、通常動作時の一次側電機子の励磁長よりも短い長さ
で、巻線を短絡させるようにしたので、停電等の異常時
に電源が無くなり、かご２が落下するのを防止するため
に発電制動を掛けた場合に、より強い制動力を働かせ、
エレベータのかごを適度な望ましいゆっくりとした速度
で降下させ停止させることができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態におけるエレベータ用
リニアモータにおけるインバータと電機子巻線との間の
接続を示した部分回路図である。

【図２】 本発明の一実施の形態におけるエレベータ用
リニアモータにおけるインバータと電機子巻線との間の
接続を示した部分回路図である。

【図３】 起電力周波数と制動力の関係を示すグラフで
ある。

【図４】 従来のロープレスエレベータ装置を示す斜視
図である。

【図５】 他の従来のロープレスエレベータ装置におけ
るエレベータ用リニアモータの構成を示した部分回路図
である。

【図６】 図５の詳細を示した拡大部分回路図である。

【符号の説明】

１ 昇降路、２ かご、３ 界磁、４，２２〜３７ 一
次側電機子巻線、５鉄芯、６ ガイドレール、１６，１
７ インバータ、４０〜４７ 個別短絡用接点（短絡手
段）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エレベータ昇降路内において、建屋側に
   設けられて、直列に接続された複数の巻線からなる一次
   側電機子と、 上記一次側電機子に対向して、エレベータのかご側に設
   けられ、永久磁石により構成された界磁と、 電力の供給が停止した時に、上記一次側電機子の全長よ
   りも短い長さで、上記巻線を短絡するための短絡手段と
   を備えたことを特徴とするエレベータ用リニアモータ。
2. 【請求項２】 上記界磁が、複数個の永久磁石から構成
   されており、上記永久磁石の極ピッチをＰとしたとき、
   上記一次側電機子の全長がＫ×２Ｐの長さ（Ｋは２以上
   の整数）であって、上記短絡手段により、上記巻線を、
   Ｎ×２Ｐの長さ（Ｎは（Ｋ−１）≧Ｎ≧１の整数）で短
   絡することを特徴とする請求項１記載のエレベータ用リ
   ニアモータ。
3. 【請求項３】 上記短絡手段が、 上記直列に接続された複数の巻線間の接続箇所から引き
   出された少なくとも２つのリード線と、 上記リード線に接続された端子と、 上記端子間に接続された開閉器とから構成されているこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のエレベータ用リ
   ニアモータ。