JPH0947062A

JPH0947062A - リニアモータの制御方法及び装置

Info

Publication number: JPH0947062A
Application number: JP7191442A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nagase; 長瀬　　博; Hideki Nihei; 秀樹二瓶; Ritsu Teramoto; 律寺本; Noboru Arahori; 荒堀　　昇
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-07-27
Filing date: 1995-07-27
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】リニアモータの２次側の接続部による推力脈動
を補償すること。【構成】２次側接続部(継目)を通過するとき、速度制御
装置の出力信号に推力減少を補償する信号を重畳させ、
重畳後の信号により、リニアモータの推力を制御する。【効果】１次側が２次側の接続部を通過するとき、推力
の減少が生ぜず滑らかな推力が得られ、運動体の速度変
動や振動をなくすことができる。エレベータに適用する
と、乗り心地を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エレベーター駆動用と
して好適なリニアモータの制御方法及び装置の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】移動体の駆動源として、回転形モータに
代えリニアモータを採用すれば、駆動部を直接制御でき
るため、システム全体で小型化が可能となる特徴があ
る。例えば、カウンタウエイトにモータの１次側を搭載
し、２次側を昇降路に設置したロープ式のリニアモータ
エレベーターに応用される。これには、誘導機型のリニ
アモータが適用される。この制御方法は、例えば、特開
平1−271381 号公報に記載されている。

【０００３】モータとして平板型リニアモータを用いた
とき、その２次側導体の長さは有限であるため、モータ
の運動方向に対し、２次導体の接続部(継目)が生じる。
この接続部を１次側が通過するとき、推力が低下する問
題がある。この影響により、速度変動が生じたり、エレ
ベーター乗りかごに振動が生じたりして、乗り心地が悪
化する問題がある。これを解決するため、例えば、特開
平4−266385 号公報のように、走行方向に対し、２次導
体を斜めに接続するなどハード的な対策が提案されてい
る。また、特開平5−178551 号公報のように、複数組
（極）の１次巻線を用いるとき、２次導体の接続部での
影響が小さくなるようにその巻線の各組間の接続法を工
夫するものも提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの方法により１
次側が２次導体の接続部を通過するとき、推力の変化は
小さくなるが、接続部自体は存在するので、推力変動は
本質的に生じることになり、結果として、速度変動や振
動が発生して、エレベーターの場合には乗り心地が悪い
問題が残る。

【０００５】本発明は、前記問題点に対しなされたもの
で、その目的とするところは、１次側が２次導体の接続
部を通過するときの推力低下を補償し、速度変動や振動
を抑制できるリニアモータの制御方法又は装置を提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、その一面にお
いて、１次側が２次導体の接続部(継目)を通過すると
き、推力を指令する信号に、接続部での推力の変化を補
償する信号を重畳させ、重畳後の信号によりモータの推
力を制御する。この補償信号は、運動体や昇降体、すな
わち、カウンタウエイトやかごの位置、又は、実推力を
推定する信号から得ることができる。

【０００７】

【作用】このようにすれば、リニアモータの推力は、推
力指令に比例するように制御され、１次側が２次導体の
接続部を通過するとき、リニアモータから生じる推力変
化が補償される。その結果、１次側が２次導体の接続部
を通過するとき、推力の低下がなくなり、運動体や昇降
体の速度変動や振動が生じなくなる。そのために、エレ
ベーターに適用したときは、乗り心地を向上させること
ができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面により、本発明の実施例を説明す
る。

【０００９】図１は本発明をエレベーターに適用した一
実施例構成図を示す。

【００１０】図１において、リニアモータは誘導型で、
電機子巻線が巻かれる１次側１１と、アルミ導体で構成
される２次側１２がある。１次側１１の巻線にはインバ
ータ５７によって電力が供給される。リニアモータの１
次側１１はカウンタウエイト４に搭載され、その走行速
度はカウンタウエイト４またはリニアモータの１次側１
１に直接に取り付けられた速度検出器５２によって検出
される。カウンタウエイト４にはロープ２が結び付けら
れ、その反対側は昇降路の頂部に取り付けられたプーリ
ー３１，３２を介して、乗りかご１が結び付けられる。
なお、モータの構造としては、円筒型，平板型、さらに
片側式，両側式などのような形式のものでもよい。

【００１１】速度指令装置５１からの速度指令信号Ｖ＊
と速度検出器５２の出力信号Ｖの偏差ΔＶが速度制御装
置５３に入力される。速度制御装置５３はこの偏差ΔＶ
に応じて働き、その出力信号はリニアモータの推力指令
信号Ｔ＊になる。一方、２次側の接続部(継目)１２ａを
１次側１１が通過するときのモータの推力減少分を補償
する信号Ｔｃが補償装置５４で演算される。補償装置５
４の出力信号は加算装置５５に入力される。加算装置５
５では、速度制御装置５３の出力Ｔ＊と補償装置５４の
出力Ｔｃが加算され、その出力信号は電流制御装置５６
に入力される。電流制御装置５６の出力はインバータ５
７に入力される。インバータ５７では、ＰＷＭ制御が実
行され、インバータ５７の出力電圧，出力周波数が制御
される。このようにして、リニアモータに流れる電流が
制御される。

【００１２】図２は、補償装置５４の具体的構成例であ
る。図において、５４１はカウンタウエイト位置演算装
置で、速度検出器５２の出力である速度信号Ｖを積分し
て得られる。積分の値は遮蔽板６からの位置検出信号Ｐ
で初期化され、または絶対位置が補正される。遮蔽板６
は、乗りかご１の各階の停止位置を示すために、昇降路
の各階で乗りかご１が停止する付近に設置されている。
カウンタウエイト位置演算装置５４１の出力は推力変動
パターン演算装置５４２に入力される。推力変動パター
ン演算装置５４２ではカウンタウエイトの位置に応じ
て、１次側１１が２次側１２の接続部１２ａを通過する
毎に推力低下を補償する基準信号Ｔｃｏを出す。推力変
動パターン演算装置５４２の出力である基準信号Ｔｃｏ
は、掛算装置５４３に入力される。掛算装置５４３は、
速度制御装置５３からの推力指令信号Ｔ＊と推力変動パ
ターン演算装置５４２からの基準信号Ｔｃｏを掛け合わ
せ、推力変動を補償する信号Ｔｃを演算する。掛算装置
５４３の出力は加算装置５５に入力される。

【００１３】次に、補償装置５４の動作について説明す
る。電流制御装置５６への入力信号が一定の場合、１次
側１１が２次側１２の接続部１２ａを通過するとき、推
力は図３（ａ）に示すようになる。推力変動が生じるの
で、乗りかご１に速度変動や振動が生じ、乗り心地が低
下する。一方、補償装置５４が働くと、リニアモータの
推力は、補償装置５４からの補償信号Ｔｃにより、変動
が補償される。

【００１４】補償信号Ｔｃは次のようにして演算され
る。すなわち、推力低下を補償すべき期間はリニアモー
タ１次側１１が２次導体の接続部１２ａを通過するとき
である。通過点は、２次側１２が昇降路に設置されれば
一義的に決定できる。そこで、カウンタウエイト位置演
算装置５４１によって、カウンタウエイト４すなわち１
次側１１の運動方向に対する位置を演算する。１次側１
１が昇降路のどの位置にいるかは、速度検出器５２から
の速度信号Ｖを積分して求める。積分値の初期化また
は、絶対位置の補正は、乗りかご１が各階の遮蔽板６を
通過する毎に行うので、積分による誤差は累積すること
がない。なお、図示の例では、速度検出器５２はカウン
タウエイト４に取り付けているが、他の部分例えば、乗
りかご１やプーリー３１，３２に取り付けてもよい。更
に、１次側１１の位置は速度検出器５２からの信号を積
分して得たが、エレベーターの運行全体を司る速度指令
装置５１の演算部で乗りかご位置も演算しているので、
速度指令装置５１からも１次側１１の位置を得ることが
できる。

【００１５】次に、推力変動パターン演算装置５４２で
は、１次側１１が２次側１２の接続部１２ａを通過する
毎に、図３（ｂ）のような推力低下分に比例する基準信
号Ｔｃｏを出力する。基準信号Ｔｃｏは、モータの構造
や形状、２次側の構造や接続部の構造から前もって定め
ることができる。推力低下分の大きさそのものはそのと
き発生する推力に比例するので、推力変動パターン演算
装置５４２からの基準信号Ｔｃｏと速度制御装置５３の
推力指令信号Ｔ＊を掛算装置５４３で掛け合わせ、図３
（ｃ）のような実際の推力補償信号Ｔｃを出力する。

【００１６】補償信号Ｔｃは、加算装置５５で速度制御
装置５３からの推力指令信号Ｔ＊と加算され、図３
（ｄ）のようになる。この信号は電流制御装置５６に入
力され、モータに流れる電流が制御される。なお、モー
タが誘導型のとき、電流制御装置５６はベクトル制御を
行う制御系で構成される。この制御系の構成はその入力
を推力指令とし、モータに流れる電流の大きさ，周波
数，位相を制御するように働く。この具体構成は周知で
あるので説明を省略する。このようにして、電流制御装
置５６では推力を制御する。

【００１７】このように構成して制御すると、リニアモ
ータの推力は図３（ｅ）のようになる。図示のように、
１次側１１が２次側接続部１２ａを通過しても、推力変
動は生じなくなる。この結果、乗りかごの速度変動や振
動がなくなるので、乗り心地が向上する。

【００１８】なお、以上の実施例で補償信号Ｔｃは推力
変動補償の基準信号と推力指令との掛算で得たが、１次
側位置に対して推力指令，速度，１次周波数，励磁電流
に応じて、精度よく計算してもよいことはいうまでもな
い。また、電流制御装置５６の応答遅れを考慮して補償
信号Ｔｃを出力すると、さらに精度のよい推力制御が行
える。

【００１９】図４は補償装置５４の別の実施例を示す。

【００２０】図４において、実推力演算装置５４５は速
度検出器５２からの信号により、速度のわずかな変動分
に基づきリニアモータから発生する実際の推力を推定す
る。速度を微分すると運動体に実際に作用した実推力が
得られるので、実推力演算装置５４５は微分系の構成で
ある。予定推力演算装置５４６は速度制御装置５３から
の推力指令に基づき、２次側の接続部１２ａが存在しな
いときにモータから発生する推力指令に対する実際の推
力を演算するもので、理想的に推力制御が行われると
き、１次遅れ系となる。実推力演算装置５４５と予定推
力演算装置５４６の出力の偏差は加算装置５４７に入力
される。この偏差が推力変動分を推定する信号となる。
加算装置５４７の出力はフィルター装置５４８に入力さ
れる。フィルター装置５４８では信号に含まれるノイズ
分を除去する。フィルター装置548の出力は補償信号Ｔ
ｃとなり、加算装置５５に入力される。なお、補償信号
Ｔｃは実推力演算装置５４５からの推力変動分信号だけ
から得ることもできる。

【００２１】本実施例によると、実際の速度の情報に基
づいて推力変動分を推定して補償しているので、精度の
よい推定が行え、推力制御精度が向上する特長がある。
また、この補償装置は１次側が２次側の接続部を通過す
るときだけ動作させても、あるいは、領域で動作させて
もよい。

【００２２】このように、本実施例をリニアモータ方式
のエレベーターに利用すると、推力指令に比例した推力
が出せるので、制御性能がよくなり、振動が小さくなる
効果がある。そのために、乗り心地が向上する効果があ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、２次側の接続部での運
転を行っていても速度や推力の脈動の発生をなくすこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すエレベーター装置の構
成図である。

【図２】補償装置の構成例を示す図である。

【図３】図１，図２の動作説明図である。

【図４】補償装置の他の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１１…リニアモータ１次側、１２…リニアモータ２次
側、１２ａ…２次側接続部、５２…速度検出器、５３…
速度制御装置、５４…補償装置、５５…加算装置、５６
…電流制御装置、５７…インバータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者荒堀昇茨城県ひたちなか市市毛1070番地株式会社日立製作所水戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可変電圧，可変周波数の電力変換器によっ
て駆動される誘導型リニアモータにおいて、前記リニア
モータの１次側が、移動方向の２次導体の接続部を通過
するとき、前記リニアモータの発生する推力の変化分を
補償する信号を前記リニアモータの推力指令信号に重畳
し、重畳した信号によってリニアモータの推力を制御す
ることを特徴とするリニアモータの制御方法。
【請求項２】請求項１において、推力の変化分を補償す
る信号はモータの１次側が搭載される運動体または昇降
体の位置信号に応じて与えることを特徴とするリニアモ
ータの制御方法。
【請求項３】請求項１または請求項２におけるリニアモ
ータの制御方法をエレベーターに適用することを特徴と
するリニアモータの制御方法。
【請求項４】請求項３において、推力の変化分を補償す
る信号は、乗りかごの位置信号またはカウンタウエイト
の位置信号に応じて与えることを特徴とするリニアモー
タの制御方法。
【請求項５】請求項２または請求項４において、前記位
置信号は、運動体または昇降体の速度信号または停止位
置信号から得ることを特徴とするリニアモータの制御方
法。
【請求項６】請求項１，請求項２または請求項３におい
て、前記推力の変化分を補償する信号は、モータの運転
状態に応じて与えることを特徴とするリニアモータの制
御方法。
【請求項７】請求項１，請求項２または請求項３におい
て、前記推力の変化分を補償する信号は、モータの推力
指令に比例して与えることを特徴とするリニアモータの
制御方法。
【請求項８】請求項１，請求項２または請求項３におい
て、前記推力の変化分を補償する信号は、実推力を推定
し、指令推力に応じた信号との偏差から得ることを特徴
とするリニアモータの制御方法。
【請求項９】請求項１，請求項２または請求項３におい
て、前記推力の変化分を補償する信号は、実推力を推定
し、その変化分から得ることを特徴とするリニアモータ
の制御方法。
【請求項１０】請求項１〜請求項９のうち１項におい
て、推力制御はベクトル制御を利用することを特徴とす
るリニアモータの制御方法。
【請求項１１】可変電圧，可変周波数の電力変換器によ
って駆動される誘導型リニアモータにおいて、前記リニ
アモータの１次側が移動方向の２次導体の接続部を通過
することを検出する位置検出手段と、この位置検出手段
の出力に応動して補償信号を前記リニアモータの推力指
令信号に重畳する手段と、この重畳した信号によって前
記リニアモータの推力を制御する手段を設けたことを特
徴とするリニアモータの制御装置。