JPS5834385B2 - 電動機制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流エレベータの速度制御装置の改良に関する
ものである。

エレベータには駆動源として直流電動機を用いた直流エ
レベータと誘導電動機を用いた交流エレベータとが使い
分けられている。

前者は広範囲に亘って精度の高い速度制御が可能であり
、高速エレベータに適している。

一方、後者は速度制御の困難性から、高速となるほど乗
心地及び着床性能が悪化するので低速度の普及型エレベ
ータに採用されている。

一般にビルが高いほど高速のエレベータが要求される。

低いビルの場合には速度を上げようにも運転距離の関係
から限度がある。

反対に高層ビルでは運転距離が長いため高速運転が可能
であり、またサービス向上、運転能率向上の観点からも
高速化が要求される。

従って、高層ビルには直流エレベータ、低いビルには交
流エレベータが多く採用されてきた。

もつとも低いビルであっても乗心地を重視する向きには
直流エレベータを採用している。

従来の団地ビルは、１０階未満の低いビルが多く、上記
交流エレベータが専ら採用されてきたが、近年団地ビル
にも高層化が進み、従来の交流エレベータでは速度不足
を感じるに至っている。

しかしながら直流エレベータは価格が高く、このような
範囲まで適用可能な交流エレベータの開発が望まれてい
る。

本発明は、例えば上記のような要求に応じ得る電動機の
制御装置を提供するものである。

本発明の主特徴とするところは、２つの別体の誘導電動
機あるいは２巻線形誘導電動機を用いて負荷を駆動する
ものにおいて、エレベータの起動から停止まで連続的に
変化し、かつ減速時に減速度はぼ一定の速度指令を発生
させ、この速度指令と実速度との速度偏差に応じて２つ
の電動機のトルク制御を行い、速度偏差が小さい領域に
おいて、両型動機のトルクを重畳させることである。

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図に従来の交流エレベータにおける誘導電動機制御
装置の構成例を示し、第２図にそのブロックダイヤグラ
ムを示している。

交流電源１から接触器２を介して三相誘導電動機３の一
次側が接続され、−次側の他端は加速トルク制御回路４
に接続されている。

一方、上記電源１から変換器５を介して、直流電圧が第
２の誘導電動機６の２端子間に加えられ直流制動制御系
を構成している。

上記２つの電動機３と６は直結され、減速歯車装置（図
示せず）並びに電磁ブレーキ７を介したのちニレベーク
プーリ８へ連結される。

エレベータの起動に際し、まず接触器２を投入すると、
誘導電動機（例えば６極）３は、加速トルク制御回路４
内の抵抗４１及び４２を接続したまま起動される。

次に予め設定された時限後、接触器４３を投入し抵抗４
１を短絡する。

これによって電動機３はトルクを増し加速するが、更に
その後予定の時限接触器４４を投入し抵抗４２をも短絡
し、再加速する。

このときの速度指令と実速度との関係を第３図に示して
いる。

即ち加速トルク制御回路４によって与えられる指＋Ｓ１
は階段状に増加し、電動機速度も、負荷トルクに応じて
ω１あるいはω２のように上昇する。

そして、加速したエレベータが停止階手前の減速開始位
置に達すると、加速指令８１は接触器２の開放により消
滅する。

この時点が第３図におけるｔｄである。

一方、もうひとつの誘導電動機６は、減速時における速
度指令発生装置９の出力Ｓ２と、電動機（エレベータ）
速度を検出する速度発電機１０の出力Ｓ３とを比較し、
その偏差によって変換器５の直流出力を制御するような
、直流制動力による速度制御系を構成している。

この速度制御系の速度布４＞８２は第３図に示す通りで
あって、時点ｔｄまでは、エレベータ速度ω。

が速度布４＞８２に比べて十分大きくならないため、制
動力は発生しない。

時点ｔｄにおいて、高速側（例えば６極）電動機３が、
電源から開放されることは前に述べたが、このまま放置
した場合に、エレベータの速度は第３図のδ１〜δ２の
範囲となるように慣性能率が選定されている。

即ち、慣性能率が小さければ、電動機３を開放後のエレ
ベータ速度は、そのときの不平衡荷重の方向と大きさに
より、もつと広範囲にばらつこうとする。

しかし時点ｔｄ以降は、電動機６の直流制動力のみによ
って制御しようとする関係上、慣性を大きく設計して、
図示δ１〜δ２の範囲となるようにするのである。

このためには、電動機軸にフライホイルなどが設けられ
ている。

さて、δ１〜δ２の範囲でばらつこうとするエレベータ
速度は、速度布４ｓ２と比較器１１により比較され、そ
の偏差に応じて変換器５が直流電圧を発生し、電動機６
にブレーキ力を生じ、エレベータ速度は第３図ω１．ω
２で示すように速度指令８２に追従して減速する。

なお、この減速時の速度布◆Ｓ２は、エレベータの位置
の関数として発生されるものであって所望の着床精度を
得ることができる。

速度が十分に低くなり、エレベータが目的階に達したと
き電磁ブレーキ７により機械的にロックする。

以上が従来の交流エレベータの速度制御であるが、この
装置は次のような欠点を有する。

（１）電動機容量と損失の増大 第３図を参照して説明したように、負荷トルクによって
エレベータ速度が広範囲にばらつかないよう、電動機回
転子の慣性能率を大きくしたり、電動機軸へ慣性体を追
加している。

このため加速時に大きなトルクが必要となり、このよう
にして蓄積したエネルギーを減速時には熱として放散さ
せる必要から、電動機容量が増大するとともに損失も大
きくなる。

（２）寒冷地においては制御不可能となることがある。

寒冷地において、潤滑油の粘性が増したり、運動系各部
の摩擦が増加することによって第３図におけるδ１が、
指令８２よりも大きな減速度となると、ブレーキ力の制
御系しかもたないため制御不能となる惧れがある。

即ち、目的階に到達せずに停止してしまうことになり、
事実上運転不可能となる。

（３）加減速度の急変による乗心地の悪化直流制動にて
減速した場合、低トルク時の制御性能が落ちるため、速
度指令８２が零となっても仲々エレベータは停止しない
。

このため、成る程度の速度をもった状態で電磁ブレーキ
７により停止させる必要がある。

このとき第３図にｒ１ｙｒ２で示すように加減速度の急
変が生じ、また振動的となるため乗心地が悪くなる。

このような加減速度の変化率（通常生理定数と呼ぶ）が
高くなるのは、高速側電動機３を開放し、制動用電動機
６を投入する時点ｔｄも同様である。

以上のような欠点は、低いビルに設置される低速度のエ
レベータでは許容できる場合もあるが、高層ビルに設置
して速度を上げようとすると、致命的な欠点となるもの
である。

また、一般に誘導電動機の速度制御装置として次のよう
なものが知られている。

すなわち、２組の誘導電動機を設け、一方の電動機を二
次抵抗制御してその電動トルクを調整し、他方の電動機
を直流制動制御してその制動トルクを調整するようにし
、速度指令が実速度より太きいときは、その差に応じた
電動トルクを発生させ、一方、速度指令が実速度より小
さいときは、その差に応じた制動トルクを発生させると
ともに電動トルクを最小出力に制限するものである←持
公昭３８−９８２４号公報第２図とその説明参照）。

しかし、このような方法で、エレベータの速度制御を行
おうとすると次のような問題点がある。

（１）エレベータの着床精度を満足させ得ない。

現実に、速度偏差に応じたトルク制御を行う場合、トル
クが電流の二乗にほぼ比例することから、帰還制御系を
構成したとしても、速度偏差が小さい領域において、ト
ルクのゲインが低下し、実速度は速度指令に忠実に追従
することができず、エレベータの乗心地の悪化および着
床精度の悪化を招く。

特に、直流エレベータの性能に近づけるため、減速時に
減速度はぼ一定の速度指令を採用すると、直線的に減速
する速度指令から実速度が離れるために着床性能上の致
命的欠陥となる。

（２）エレベータの乗心地を損う。

速度偏差が小さい領域で、トルクゲインが著しく低いた
め、特に着床時において、例えば、速度指令が零となっ
ても、エレベータは昇あるいは降方向に運転（今までの
運転方向に成る速度をもっているか、あるいは逆方向に
反転して運転している）していることとなり、電磁ブレ
ーキにて完全に停止させる際にショックが大きく乗心地
を損ってしまう。

本発明は、上記諸欠点を一掃し、交流エレベータを高層
ビルにも採用できるように改良することができるもので
ある。

第４図に本発明による電動機制御装置の一実施例構成を
示し、第５図にそのブロックダイアダラムを示している
。

第４図において第１図と異る点は、加速トルク制御回路
４が、連続的なトルク制御も可能とするものであること
、並びに速度指令装置９，１２、速度発電機１０の出力
を入力とする比較増巾装置１３により上記制御装置４を
匍脚していることである。

即ち、速度指令装置９と１２とにより第５図に示すよう
に８２−８１という、加速から減速までの全体の速度指
令を作り、これと速度帰還［直Ｓ３との偏差に応じて制
御装置４により、誘導電動機３を制御するのである。

従って高速側の誘導電動機３は、加速時のみでなく、減
速時まで、速度の偏差に応じて駆動トルクτＭ１が制御
される。

このときの速度偏差５（Ｓ２ ８１ Ｓ３）に対する
電動機３の発生トルクτＭ１の特性は第６図に示すよう
になる。

一方、制動用の誘導電動機６は第１図同様に制御されそ
の速度偏差５（Ｓ３ Ｓ２）に対する発生トルクτＭ２
の特性も第６図のように表わされる。

これによって、前述した例のように、正トルクτＭ１か
ら負トルクτＭ２まで、制御できることは明らかである
。

しかし、これだけでは前に述べた欠点を解消することは
できない。

即ち、従来の装置（第１図）において、電動機の容量や
損失を慣性にしてまで、慣性能率を増大させた理由のひ
とつは、直流制動によって低トルク時まで精度よく制御
できないので、ゲインの高い領域にて制御しようとする
ためである。

従って、第６図に示すトルク特性においても、やはり低
トルク時（速度偏差が小さいとき）のゲインが低いため
第１図同様の対策が必要となり、同様の欠点が生ずるこ
ととなる。

また、低トルク時（速度偏差が小さいとき）のゲインが
低いことは、やはり、ある程度の速度をもった状態で電
磁ブレーキ７を印加する必要が生じ前に述べたように、
加減速度の急変及び振動は避けがたく、乗心地の向上は
望めない。

そこで、本発明においては、正トルク制御用の電動機３
と負トルク制御用の電動機６のトルクに次のような特性
をもたせる。

第４図の実施例においては比較増巾器１１及び１３に夫
々バイアスを図示極性に加えている。

これを第６図上にＳＢｔ ＨＳＢ２として示しており、
同一座標上に書き直せば第７図に示すようになる。

即ちＳ Ｂｌ ＝ Ｓ Ｂ２とした場合、両型動機の合
成トルクは原点０を通る破線で示すような特性となり、
正から負の領域まで連続し、且つ低トルク領域において
も高いゲインを得ることができる。

このような構成によって交流エレベータを制御する場合
につき考察したのが第８図である。

まず、起動時においては、速度指／＋８２−８１に対し
て、速度帰還値ω１．ω２（８３）を比較し、その偏差
に応じて、加速トルク制御回路４が制御される。

この加速トルク制御回路４は、例えば第４図に示すよう
にサイリスク４５〜４７から成る電圧制御回路が考えら
れる。

（この場合にはパルス移相器が設けられる）従ってエレ
ベータ速度ωは、速度指令８２−８１に追従して加速さ
れ、負荷の方向や大きさに左右されてばらつくことはな
い。

このため、加速時においては、運動系の慣性能率を大き
くする必要のないことが理解される。

次に加速したエレベータが、停止階手前の減速開始位置
へ到達すると（時点ｔｄ）、前に述べたように、エレベ
ータの位置に応じて速度指４＞８２が減速度はぼ一定（
時間に対して直線的減速）で減少する。

ここで、本発明による両型動機トルクは第７図で説明し
たように、いかなる領域でも高いゲインをもつ特性であ
るため、無制御とした場合のエレベータ速度が第３図に
示したδ１〜δ２の範囲におさまるように設定する必要
はない。

従って、ここでも運動系の慣性能率を大きくする必要が
ない。

このため慣性体などを省略すると、無制御とした場合の
エレベータ速度は、負荷の方向と大きさによって第８図
のδ１〜δ２の如く広範囲にばらつこうとする。

このばらつきを、第７図に示すトルク特性によって速度
指４＞８２に引込む訳であるが、第２の速度となりそう
なものを、Ｂ２まで引込む（矢印）としても、運動系の
慣性能率が小さいため大きなトルクを必要とする訳では
ない。

しかも、速度偏差が小さい領域でのトルク特性のゲイン
が高いため、エレベータ速度ω１．ω２を精度よく指４
＞８２に近づけることができ、以後の着床精度の向上に
貢献する。

すなわち、減速時の速度指４＞８２は、エレベータの位
置の関数として発生されるものであり、この速度指令に
忠実に追従する限り、着床精度は満足される。

また、目的階へ接近し、電磁ブレーキ７を動作させる場
合においても、低トルク領域におけるトル久特性のゲイ
ンが高いため十分に低い速度まで速度指令に追従させる
ことができ、はとんど停止した状態で、電磁ブレーキ７
を動作させ得る。

従って加減速度の変化率が小さく、振動することもなく
乗心地のよい円滑な着床が得られる。

このときの減速度の変化を第８図にｒｌｌ ｒ２で示し
ている。

以上の実施例においては、直線的トルク特性をもたせる
ために、速度指令にバイアスをかける場合につき述べた
が、これに限ることなく、種々の設定手段が採用し得る
。

また、直線的トルク特性についても、第７図に示すよう
に速度偏差が零のとき、トルクも零となるように説明し
たが、例えばオフセットなどの条件を考慮して、特性を
ずらすことも可能である。

実施例の場合には、バイアス量ＳＢ、＼ＳＢ２とするこ
とにより、簡単な実現できる。

本発明における、正トルクの制御を行う第１の誘導電動
機は一次電圧制御を採用するのが最適である。

また負のトルクを制御する第２の誘導電動機は直流制動
制御が最適であるが、その他の電気制動を利用すること
も考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の交流エレベータ制御装置の構成図、第２
図はそのブロックダイアグラム、第３図はその説明図で
ある。 第４図は本発明による一実施例として示す交流エレベー
タの速度制御装置の構成図、第５図はそのブロックダイ
アダラム、第６図〜第８図は本発明説明図である。 １・・・・・・３相交流電源、２・・・・・・接触器、
３，６・・・・・・３相誘導電動機、４・・・・・・加
速トルク制御回路、５・・・・・・交−直変換器、７・
・・・・・電磁ブレーキ、８・・・・・・エレベータ負
荷、９・・・・・・減速時の速度指令装置、１０・・・
・・・速度発電機、１１．１３・・・・・・比較増巾器
、１２・・・・・・加速時の速度指令装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エレベータ、このエレベータを駆動スるように結合
   された第１および第２の誘導電動機、上記エレベータの
   起動から停止まで連続的に変化しかつ減速時に減速度は
   ぼ一定の速度指令を発生する装置、上記エレベータの実
   速度を検出する装置、上記速度指令と実速度との偏差が
   第１の領域にあるときこの偏差の大きさに応じて第１の
   電動機に正方向トルクを発生させるとともに上記偏差が
   第１の領域外にあるとき第１の電動機の発生トルクを実
   質的に零とする正トルク制御装置、上記偏差が第２の領
   域にあるときこの偏差の大きさに応じて第２の電動機に
   負方向トルクを発生させるとともに上記偏差が第２の領
   域外にあるとき第２の電動機の発生トルクを実質的に零
   とする負トルク制御装置、上記偏差の第１の領域と第２
   の領域を上記偏差が小さい領域において一部重複して設
   定する装置とを備えて成る交流エレベータの速度制御装
   置。