JPH10212080A - リニアモータエレベータの制御装置 - Google Patents

リニアモータエレベータの制御装置

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JPH10212080A
JPH10212080A JP9031236A JP3123697A JPH10212080A JP H10212080 A JPH10212080 A JP H10212080A JP 9031236 A JP9031236 A JP 9031236A JP 3123697 A JP3123697 A JP 3123697A JP H10212080 A JPH10212080 A JP H10212080A
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JP
Japan
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command
linear motor
thrust
elevator
thrust command
Prior art date
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Pending
Application number
JP9031236A
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English (en)
Inventor
Akihiro Nokita
昭浩 軒田
Takeyoshi Ando
武喜 安藤
Hiroshi Nagase
長瀬  博
Hideki Nihei
秀樹 二瓶
Noboru Arahori
荒堀  昇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Building Systems Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Building Systems Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2次導体の接続部に発生する推力変動を抑制
し、エレベータの乗り心地の良くすることにある。 【解決手段】 リニアモータ11、12と、エレベータ
の乗りかご1と釣合おもり4をつるべ状に結ぶロープ2
からなるエレベータ機械系を有するリニアモータエレベ
ータにおいて、推力指令T*を作成する推力指令演算部
53と、リニアモータに流す電流のベクトル演算を行う
ベクトル演算部54と、リニアモータを駆動するインバ
ータ部56を有し、ベクトル演算部に所定の推力指令範
囲において推力指令の減少に伴って減少する磁束指令Φ
*を出力する推力指令−磁束指令関数器5453を備
え、前記磁束指令に応じて推力指令に対する励磁電流指
令Id*を減少する特性とし、また、エレベーター機械
系の共振が発生するニアモータのすべり周波数fs*を
変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導リニアモータ
によってエレベータを駆動するリニアモータエレベータ
ーの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】リニアモータは、駆動部を直接制御する
方式であるため、変速機構を必要としないなど、システ
ム全体を小型化することが可能となる特徴がある。例え
ば、特開平1−278381号公報には、ロープ式エレ
ベーターに誘導型リニアモータが採用され、その釣合お
もり部にモータの1次側を搭載し、昇降路に2次導体を
設置したロープ式のリニアモータエレベーターが述べら
れている。しかし、2次導体の長さは有限であるため、
モータの運動方向に対して、2次導体の接続部(継ぎ
目)が生じる。モータとして平板型リニアモータを用い
ると、この接続部を1次側が通過するとき、推力が変動
する問題がある。このため、速度変動が生じたり、乗り
かごに振動が生じて、エレベーターの乗り心地が悪化す
る、という問題が生じる。そこで、このような問題を解
決するため、例えば、特開平4−266385号公報の
ように、走行方向に対して2次導体を斜めに設置する方
法が提案されている。また、特開平4−266384号
公報のように、2次導体を左右2つに分割し、2次導体
の接続部を左右交互に設置することが提案されている。
さらには、特開平5−85684号公報のように、2次
導体の接続部を段付きにし、接続部における推力変動の
影響を小さくすることも提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術は、いずれ
も2次導体の接続部の形状および設置に関する対策であ
るため、2次導体の接続部の形状が複雑になったり、そ
の運搬や設置に対する制約が発生するなどの問題があ
る。
【0004】本発明の課題は、前述の問題点に鑑み、2
次導体の接続部に発生する推力変動を抑制するに好適な
リニアモータエレベータの制御装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題は、リニアモー
タエレベータにおいて、エレベータの速度指令と実速度
の偏差からリニアモータの推力指令を作成する推力指令
演算部と、推力指令からリニアモータに流す電流のベク
トル演算を行うベクトル演算部と、ベクトル演算部の出
力に応じてリニアモータを駆動するインバータ部を有
し、ベクトル演算部に所定の推力指令範囲において推力
指令の減少に伴って減少する磁束指令を出力する推力指
令−磁束指令関数器を備え、推力指令−磁束指令関数器
からの磁束指令に応じたベクトル演算を行うことによっ
て、解決される。ここで、所定の推力指令範囲は、リニ
アモータのすべり周波数がエレベーター機械系の共振周
波数の1/2となる時の推力指令値を含む。また、ベク
トル演算によって、推力指令の減少に伴って減少する磁
束指令に基づいて推力指令に対する励磁電流指令を減少
する特性とすると共に、リニアモータのすべり周波数を
エレベーター機械系の共振周波数から外すようにする。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態によるリ
ニアモータエレベータの制御装置であり、ロープ式平板
型リニアモータエレベータに応用した例を示す。図1に
おいて、リニアモータは、誘導型であり、1次側巻線
(一次導体)11と、アルミ導体からなる2次導体12
により構成される。1次側巻線11にはインバータ56
によって電力が供給される。また、リニアモータの1次
側巻線11は釣合おもり4に搭載され、その走行速度は
釣合おもり4またはリニアモータの1次側巻線11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。釣合おもり4にはロープ2が結び付けられ、プーリ
31、32を介して乗りかご1が取り付けられる。な
お、モータの構造は、図面では平板片側式としている
が、両側式でも、また、その他の形式であってもよい。
速度指令演算部51から発せられる速度指令V*と、速
度検出器52からのエレベータの実速度Vの偏差ΔVが
演算され、この偏差ΔVを推力指令演算部53に入力す
る。推力指令演算部53はこの偏差ΔVに応じてリニア
モータの推力指令T*を出力する。ベクトル演算装置5
4はこの推力指令T*に基づいて推力電流指令Iq*、励
磁電流指令Id*、すべり周波数指令fs*を出力する。
電流制御部55はベクトル演算部54の出力に応じてイ
ンバータ部56を駆動し、モータに流す1次電流を制御
する。このように、本実施形態では適用するモータが誘
導型であるため、ベクトル制御を適用して推力の制御を
行う。ベクトル制御は、誘導型モータに与える電流を磁
束と直交する成分と平行する成分に分け、推力を指令通
りに制御する方法であり、リニアモータエレベータにも
適用することができる。この適用例は、例えば特開平1
−278381号公報に記載されている。
【0007】ここで、2次導体12の接続部(継目)1
2aを1次側巻線11が通過するときの推力変動は、2
次導体に流れる電流の周波数成分(すべり周波数)の2
倍の周波数で振動する成分が主体であり、また、推力が
大きい時ほど推力変動の振幅も大きくなり、さらに、こ
の推力変動の周波数と、釣合おもり、ロープ、乗りかご
から構成されるエレベータ機械系の共振周波数が一致し
た時に特に大きなかご振動が発生することが解析の結果
判明した。そこで、本発明は、ベクトル演算部54の中
に磁束指令を推力指令に応じて変更する推力指令−磁束
指令関数器5453を設け、この出力に応じたベクトル
演算を行うことによって推力指令T*とすべり周波数f
s*との関係を変更し、共振の発生ポイントをずらし、
推力変動の影響が小さくなるようにした。
【0008】以下に、ベクトル演算部54の詳細を説明
する。推力指令−磁束指令関数器5453は、推力指令
演算部53からの推力指令T*を入力とし、磁束指令Φ*
を演算する。この関数器5453の特性は後に述べる。
推力指令演算5451は推力指令T*と、磁束指令Φ*を
入力し、これらの割算を行う。その出力は電流の推力成
分指令Iq*となる。すべり周波数演算5452は推力
電流指令Iq*と、磁束指令Φ*とからリニアモータのす
べり周波数指令fs*を演算する。励磁電流指令演算5
454は、磁束指令Φ*からリニアモータの励磁電流指
令Id*を演算する。リニアモータの推力Tと、磁束
Φ、推力電流成分Iqには、 T∝Φ・Iq (数1) の関係があるので、推力電流指令演算5451は(数
1)の演算を行う。また、すべり周波数fsは、 fs∝Iq/Φ (数2) と表される。すべり周波数演算5452は(数2)の演
算を行って、すべり周波数指令fs*を演算する。ま
た、励磁電流成分Idは、磁束Φと Id∝Φ・(1+T2・s) (数3) の関係がある。(数3)において、T2はリニアモータ
の2次回路定数、sはラプラス演算子である。磁束電流
指令演算5454は(数3)の演算を実行して、励磁電
流指令Id*を演算する。
【0009】図2は、推力変動発生時の各部の動作状態
説明図である。(a)は推力指令T*(横軸)とすべり
周波数指令fs*、励磁電流指令Id*及び推力変動(脈
動)TR(縦軸)の関係を示し、実線は従来例、破線は
本実施形態による状態を示す。(b)は機械系の共振特
性を示す。また、図3に、推力変動発生時の各部の波形
例を示す。
【0010】ここで、従来制御における動作を図2、図
3を用いて説明する。従来制御では、ベクトル演算部5
4に推力指令−磁束指令関数器5453を備えないた
め、推力指令T*に対して励磁電流指令Id*は図2に実
線で示すように一定である。そのため、(数2)、(数
3)の関係からすべり周波数指令fs*は推力指令T*に
対して図2に実線で示すように比例特性となる。このよ
うな制御において、推力変動が特に問題となるのは、す
べり周波数指令fs*が機械系の共振周波数の1/2の
周波数になるAのポイントである。このポイントAにお
ける推力指令T*はポイントBのような値となってお
り、また、推力変動TRは推力指令T*に比例するた
め、ポイントCのような値となる。このような状態で運
転すると、図3(a)に示すように、推力指令T*
(1)に対して、推力Tに大きな変動分(2)が重畳
し、この変動周波数が機械系の共振ポイント+f0と一
致するため、乗りかごに大きな振動(かご加速度)
(3)が発生する。
【0011】次に、本実施形態における動作を図2、図
3を用いて説明する。本実施形態は、ベクトル演算装置
54に推力指令−磁束指令関数器5453を備え、この
推力指令−磁束指令関数器5453は、すべり周波数指
令fs*がエレベータ機械系の共振周波数の1/2を通
過するWから−W(励磁電流可変の推力指令範囲)の領
域において、推力指令T*の減少に伴って磁束指令Φ*が
減少するように設定し、推力指令T*に対する励磁電流
指令Id*が図2の破線のように変化する特性となるよ
うにする。この磁束指令Φ*の設定により、すべり周波
数指令fs*は(数2)、(数3)の関係から推力指令
T*に対して図2の破線のようなS字状に変化する。な
お、図2では、推力指令T*に対して励磁電流指令Id*
が直線的に減少する比例特性を示したが、励磁電流指令
Id*が曲線的に減少する特性になるように、推力指令
T*に対して磁束指令Φ*を設定してもよい。本実施形態
による制御は、図2に示すように、従来制御と同一推力
指令ポイントBにおける推力変動TRは従来と変わらな
いが、すべり周波数指令fs*がポイントA1に移って
従来よりも高くなる。そのため、図3(b)に示すよう
に、推力指令T*(1)に対して、推力Tの変動周波数
(2)が従来よりも高くなり、この変動周波数が機械系
の共振ポイント+f0から離れるため、乗りかごの振動
(かご加速度)(3)が小さくなる。また、本実施形態
による制御では、すべり周波数指令fs*が機械系の共
振周波数+f0になる時、つまりポイントA2で一致す
るが、このポイントA2の推力指令T*は従来のポイン
トBからB2に移動し、図3(c)に示すように、推力
指令T*の値(1)が小さくなる。これに準じて推力変
動TRも従来のポイントCからC2に移動し、推力Tの
変動の値(2)が従来制御に比べて小さくなり、乗りか
ごの振動(かご加速度)(3)が小さくなる。このよう
に、本実施形態は、すべり周波数指令fs*が推力指令
T*に対してS字状に変化するので、従来制御でエレベ
ーター機械系と共振が発生していたポイントのすべり周
波数が従来よりも高くなり、このため共振しなくなり、
また、推力変動とエレベーター機械系との共振が推力指
令の小さい領域ポイントB2で生じるようにしたので、
すべり周波数がエレベーター機械系の共振周波数の1/
2の周波数になる時の推力指令が従来よりも小さくなる
ため、推力変動の値が小さくなり、エレベーターの速度
変動や乗りかごの振動が軽減される。
【0012】ここでは、推力指令T*が正の領域の動作
を説明したが、推力指令T*が負の領域においても同様
に共振ポイント−f0が推力指令T*の小さい領域に移
動し、かご振動が低減される。
【0013】なお、本実施形態では、励磁電流指令Id
*が変化する範囲を図2に示す励磁電流可変範囲Wから
−Wの領域に設定したが、この範囲は、機械系の共振ポ
イントを含むように設定すればよい。また、乗りかご振
動が問題とならない範囲で機械系の共振特性に合わせ、
ゲイン特性がなだらかで共振周波数範囲が広い場合は広
く、また、逆の場合は狭く設定すればよい。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エレベーター機械系と共振が発生するすべり周波数を変
更するため、共振がなくなると同時に、推力変動とエレ
ベーター機械系との共振が推力指令の小さい領域で生じ
るようにしたので、推力変動による影響を小さくするこ
とができ、乗りかごの振動が少なく、乗り心地のよいエ
レベーターの運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態によるリニアモータエレベ
ータの制御装置
【図2】推力変動発生時の各部の動作状態説明図
【図3】推力変動発生時の各部の波形例
【符号の説明】
1:乗りかご 2:ロープ 4:釣合いおもり 11:リニアモータ1
次側巻線 12:リニアモータ2次導体 12a:2次導体接続
部 51:速度指令演算部 52:速度検出器 53:推力指令演算部 54:ベクトル演算部 5451:推力電流指令演算部 5452:すべり周波
数指令演算部 5453:推力指令−磁束指令関数器 5454:励磁電流指令演算部 55:電流制御部 56:インバータ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長瀬 博 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 (72)発明者 二瓶 秀樹 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 (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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エレベータの乗りかごと、1次導体およ
    び2次導体からなるリニアモータと、前記1次導体を組
    み込んだ釣合おもりと、前記乗りかごと釣合おもりをつ
    るべ状に結ぶロープからなるエレベータ機械系を有する
    リニアモータエレベータにおいて、エレベータの速度指
    令と実速度の偏差から前記リニアモータの推力指令を作
    成する推力指令演算部と、前記推力指令からリニアモー
    タに流す電流のベクトル演算を行うベクトル演算部と、
    前記ベクトル演算部の出力に応じて前記リニアモータを
    駆動するインバータ部を有し、前記ベクトル演算部に所
    定の推力指令範囲において前記推力指令の減少に伴って
    減少する磁束指令を出力する推力指令−磁束指令関数器
    を備え、前記磁束指令に応じたベクトル演算を行うこと
    を特徴とするリニアモータエレベータの制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記所定の推力指令
    範囲は、前記リニアモータのすべり周波数が前記エレベ
    ーター機械系の共振周波数の1/2となる時の推力指令
    値を含むことを特徴とするリニアモータエレベータの制
    御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、前記
    ベクトル演算によって、前記推力指令の減少に伴って減
    少する磁束指令に基づいて前記推力指令に対する励磁電
    流指令を減少する特性とすることを特徴とするリニアモ
    ータエレベータの制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2において、前記
    ベクトル演算によって、前記推力指令の減少に伴って減
    少する磁束指令に基づいて前記リニアモータのすべり周
    波数を前記エレベーター機械系の共振周波数から外すこ
    とを特徴とするリニアモータエレベータの制御装置。
JP9031236A 1997-01-30 1997-01-30 リニアモータエレベータの制御装置 Pending JPH10212080A (ja)

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Effective date: 20040324