KR900003977B1 - 엘리베이터의 기계실 위치 및 구동방식 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

엘리베이터의 기계실 위치 및 구동방식

제 1 도는 종래의 상부 기계실형 엘리베이터의 일예.

제 2 도는 종래의 상부 기계실형 엘리베이터의 다른일예.

제 3 도는 종래의 상부 횡형 기계실 구조의 일예.

제 4 도는 종래의 하부 횡형 기계실 구조의 일예.

제 5 도는 본 발명에 의한 실시예.

제 6 도는 본 발명에 따른 모터 제어장치의 실시예.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 엘리베이터카 2, 3 : 도르레

4 : 권상기 5 : 전자브레이크

6 : 모터 7 : 모터 제어장치

8 : 상상전원 9 : 제어반

10 : 평활창치 RF : 정류기

GC : 점호각 조절기 CC : 지령부

FC : 주파수 조절기 PW1 : 베이스 조절기

CTS : 전류 감지부

본 발명은 엘리베이터 권상기 및 기계실을 하부 기계실형으로 하는 엘리베이터 구조 및 구동방식에 관한것이다.

근래에는 주택 및 소형 건물에 엘리베이터 수요가 증대하고 있으며, 이에따라 이러한 용도에 적합한 구조를 가지면서도 경제적으로 저가의 엘리베이터가 요구되고 있는 실정이다.

제 1 도는 종래의 상부 기계실형 엘리베이터의 일예를 보인 것으로 제 1 도에 있어서 11은 엘리베이터카, 12는 균형추, 13은 엘리베이터카를 지지하는 와이어로프가 감겨진 권상기, 14는 전자 브레이크, 15는 권상기 모터, 16은 엘리베이터의 주행을 지령하는 제어반, 17은 권상기 모터를 구동하는 제어장치, 18은 삼상전원이다.

일반적으로 저속 저가형 엘리베이터에 있는 모터는 삼상교류 농형 모터를 사용하고 제어방식에 있어서는 삼상교류를 싸이리스터플 통하여 점호각을 제어함으로써 모터의 토크를 가변시키는 방식을 채택 사용하고 있다.

본 예에서는 이러한 구성을 갖는 엘리베이터를 예를들어 설명하면(여기서 설명을 간단하게 하기 위하여 엘리베이터카의 승강은 승강에 대한 요구의 종류에 관계없이 결과적인 상승 및 하강을 가정한다), 정지시에는 삼상교류전원(18)은 제어장치(17)에 부속된 접점 또는 싸이리스터에 점호신호를 주지 않으므로서 모터(15)에 접속되지 않으며, 또한 전자 브레이크(14)는 모터(15)를 회전시키지 않도록 제동상태에 있으므로 엘리베이터카(11)는 안정된 정지 상태에 있다. 이때, 엘리베이터카(11)가 상승하는 방향으로의 요구가 발생하면 제어반(16)의 지령에 의하여 전자 브레이크(14)가 개방되어 제동력을 해제시킴과 동시에 모터 제어장치(17)에 엘리베이터카(11)를 상승시키는 방향으로 요구되는 토크 만큼의 점호각을 지령하여 엘리베이터카(11)는 상승하기 시작한다.

연속적인 점호각 제어에 의하여 엘리베이터(11)의 속도가 정상 속도에 도달하면 제어반(16)의 지령에 의하여 삼상전원(18)이 모터(15)에 모두 공급되도록 모터 제어장치(17)가 조절되며, 따라서 모터(15)는 삼상전원(18) 및 모터(15) 특성에 따른 전속운행을 하게 되는 것이다.

엘리베이터카(11)가 상승을 계속하여 정해진 감속지점에 이르면 엘리베이터카(11)의 부드러운 정지를 목적으로 한 제동동작에 들어간다.

즉, 제어반(16)에서의 엘리베이터카(11) 속도감지에 의하여 정해진 감속 패턴에 따라 엘리베이터의 속도를 감속시키기 위하여 모터(15)에 단상막을 공급하여 회전 토크를 줄이는 단상역행 제동에 들어가거나 교류모터(15)에 직류전압을 공급하여 제동시키는 직류제동에 들어가며, 이때 모터 제어장치(17)는 제어반(16)의 지령에 따라 동작을 만족시키는 상태로 조절되는 것이다.

엘리베이터카(11)가 정해진 정지 위치에 도달하면 앞의 감속방식에 의하여 엘리베이터 모터(15)는 정지상태로 되도록 제어반(16)은 제어장치(17)를 제어하며, 이에 부가하여 전자 브레이크(14)를 제동하는 방향으로 작동시킴으로써 엘리베이터는 전기적, 기계적으로 정지하게 된다.

엘리베이터가 하강하는 방향으로의 요구가 발생하면 엘리베이터를 하강시키는 방향으로 모터(15)를 회전시키기 위하여 모터로의 전원을 적절히 공급시키는 제어장치(17)의 전원 공급방식이 상을 바꾸거나 하강용 상공급부를 접속시키는 것 외에는 앞의 상승과 같은 과정을 반복하여 엘리베이터카(11)를 하강시키게 되는것이다.

그러나, 이와같은 경우에는 저층용 수요에 대응하여 생각할 때 승실을 차지하는 와이어 로프가 감겨진 권상기(13)에 엘리베이터카(11) 및 균형추(12)의 부하가 모두 집중되므로 권상기(13)를 지지하는 건물의 구조도 이러한 부하의 집중을 견딜 수 있는 구조로 되어 있어야 하며, 제어반(16) 및 제어장치(17)도 엘리베이터카(11)를 상승 또는 하강시킬 때의 양쪽방향으로 모터(15)의 토크를 발생시켜야 하므로 구성상 매우 복잡해지는 결점이 있으며, 특히 권상기(14), 모터(15) 및 제어반(16) 등이 건물 상부에 위치하므로 주택이나 소형 건물 등에는 부적절한 요소가 되며, 또한 균형추(12)가 엘리베이터 승강로의 면적 및 구조를 복잡하게하는 문제점이 있는 것이다.

제 2 도는 종래의 상부 기계실형 엘리베이터의 또다른 일례를 보인 것으로 제 2 도에 있어서 21은 엘리베이터카, 22 및 23은 엘리베이터카를 지지하는 와이어 로프가 감겨진 권상기이며, 24-28은 제 1 도의 14-18과 동일하다.

여기서 균형추는 엘리베이터카(21)를 지지하는 와이어로우프를 권상기(23)에 권취시킴으로서 채택치 아니하였고 따라서 발생하는 엘리베이터카(21)의 하중에 의한 하강방향으로의 부하는 전자 브레이크(24) 및 제어반(26)과 모터 제어 장치(27)의 적절한 대용으로 처리되는 것이다.

즉, 엘리베이터카 정지시에는 전자 브레이크(24)의 제동에 의하여 엘리베이터카(21)의 부하에 의한 하강방향으로의 이동은 금지된다.

이때, 엘리베이터카(21)가 상승하는 방향으로의 요구가 발생하면 제어반(26)의 지령에 의하여 전자 브레이크(24)가 개방됨과 동시에 모터 제어장치(27)에 엘리베이터를 상승시키는 방향으로 엘리베이터카(21)의 부하를 상쇄함과 동시에 엘리베이터카(21)를 상승시킬 수 있는 토크를 낼 수 있는 점호각을 지령함으로서 엘리베이터는 상승하게 된다.

상승시의 일정속 및 감속시점에 있어서도 엘리베이터카(21)의 하중을 지지하고 상쇄시키기 위한 상승 방향으로의 일정한 토크는 계속 필요하며, 따라서 엘리베이터의 정지 시점에서는 엘리베이터카(21)의 하중과 제어장치(27)에서 지령된 모터(25)의 회전 토크가 균형이 맞도록 되어 있다.

따라서, 이때의 엘리베이터 상태는 전기적으로는 균형이 잡힌 전자 브레이크에 의한 기계적 정지로 된다.

엘리베이터가 하강하는 방향으로의 요구가 발생하면 전자 브레이크(24)가 개방됨으로써 엘리베이터의 하강을 위한 토크는 엘리베이터카(21)의 자중에 의하여 자동적으로 발생한다.

따라서, 엘리베이터카(21)의 속도제어는 속도를 감시하는 제어반(26)의 적절한 지령에 의하여 제어장치(27)와 모터(25)의 상태를 공회전, 회생제동 또는 감속을 위한 직류제동이나 상승방향으로의 토크를 주는 삼상 역행 또는 단상 역행 운전을 시킴으로서 적절한 주행 패턴을 제공하도록 되어 있다.

따라서, 제 2 도에 의한 종래의 방식은 엘리베이터카(21)를 지지하는 로프를 권취하는 권상기(23)를 사용함으로써 제 1 도의 균형추에 의한 하중에 증가를 방지하고, 모터(25)를 구동하는 제어장치에 있어서도 엘리베이터카(21)를 상승시키는 방향으로의 토크만을 발생시키는 구조로 간단히 되었으나, 이 방식에 있어서도 권상기 및 모터, 제어반을 포함한 기계실이 건물 상부에 위치함으로써 모터 및 제어반을 하중이 건물의 구조에 대한 물리적 요구를 증가시키며, 또한 주택이나 소형 건물등에 있어서는 건물 상층부에 기계실을 위한 면적을 요구하므로 건물의 구조 변화가 곤란하며, 또한 권취한 로프를 감는 권상기와 엘리베이터카(21)와의 거리가 가까움으로 권취에 의해 추가로 발생하는 진동이 엘리베이터카(21)에 전달되는 정도가 구조적으로 많아지는 문제점이 있으며, 더구나 싸이리스터 점호각 제어방식으로 상승 기동시의 토크를 얻기 위해서는 과도한 전류가 흐르게 되므로 모터에 무리가 가고 싸이리스터의 용량이 증대되는 단점이 있는 것이다.

제 3 도는 종래의 상부횡형 기계실 구조의 일예이고, 제 4 도는 종래의 하부횡형 기계실 구조의 일예이다. 여기서 31,41은 엘리베이터카, 32,42는 균형추, 33-36과 43-36은 도르레, 39,49는 로프가 감긴 권상기, 40,50은 모터이며, 엘리베이터의 승강은 모터(40)(50)가 회전 또는 역회전함으로써 제 1 도의 원리로 도르레에 따른 힘의 전달에 의하여 이루어지기 때문에 이와같은 경우에도 승강로의 균형추(32)(42)가 설치됨으로 구조가 복잡하고 면적이 증대되며 건물 구조상 앨리베이터카(31)(41) 및 균형추(32)(42)를 지지할 수 있어어 하고, 또한 많은 도르레를 사용해야 하는 단점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 주택이나 아파트 등 소형 건물에 요구되는 간이 엘리베이터에 알맞는 기계실의 위치 및 그 구동장치에 대하여 안출한 것으로, 이를 첨부도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 5 도는 본 발명에 의한 실시예를 보인 것으로 1은 엘리베이터카, 2,3은 힘의 전달을 위한 도르레, 4는 엘리베이터카(1)를 지지하는 로프의 일단을 권취한 권상기, 5는 전자 브레이크, 6은 모터, 7은 엘리베이터모터(6)의 동작을 제어하는 제어장치, 8은 삼상전원, 9는 제어반을 나타낸다.

엘리베이터카(1)를 상승시키는 방향으로의 요구가 발생하면 제어반(9)의 지령에 의하여 전자 브레이크(5)가 개방되어 제동력이 해제됨과 동시에 모터 제어장치(7)에 엘리베이터카(1)의 하중에 의한 하강방향의 부하를 상쇄시킴과 동시에 엘리베이터카(1)를 상승시키는 토크를 발생시키도록 하는 제어신호가 가해지고, 그에따라 제어장치는 필요한 주파수 및 전압을 발생시켜 모터(6)를 회전시킨다.

모터 제어장치(7)는 가속에서 감속정지에 이른 상승의 전구간에 있어서 연속적으로 제어되며, 정지시는 엘리베이터카의 하중에 해당하는 토크를 발생시킴과 동시에, 전자 브레이크(5)를 동작시킴으로서 제동을 완료하게 되는 것이며, 엘리베이터카(1)를 하강시킬 경우는 전자 브레이크(5)를 개방시킴과 동시에 얻어지는 엘리베이터카(1)의 하중에 의한 중력을 적절히 제어함으로써 운행을 관제한다.

즉, 일반적으로 자유낙하 속도는 υ=υ₀+gt…(I)

υ ; 속도(m/sec)

υ₀; 초기속도(m/sec)

g ; 중력가속도(1gal=9.8m/sec²)

t ; 시간(sec)

의 식으로 표시된다.

기동초기의 속도는 0이므로(υ₀=0m/sec) (I)식은 υ=gt…(II)로 된다.

그런데, 엘리베이터의 가속 기울기는 0.6-0.7gal(중력가속도의 0.6-0.7)에서 속도와 중심지(엘리베이터 승차감)의 요구를 만족시키는 것으로 알려져 있다.

따라서, 각종 기구부의 마찰 등을 제외한 엘리베이터카(1)의 자유낙하는 요구하는 속도 이상으로 올라가게 됨으로 모터를 제어하되, 엘리베이터카를 상승시키는 방향으로 중력가속도에 의한 엘리베이터카(1)의 하강속도를 조절한다면, 0.6-0.7gal의 원하는 가속도를 얻을 수 있는 것이다.

엘리베이터카(1)의 정해진 정상속도에 이르면 상승방향으로의 토크를 증대시켜 중력 가속도를 상쇄시킴으로서 원하는 정상 일정 주행속도를 얻을 수 있으며, 감속에 들어서면 원하는 속도 패턴을 만족시키는 만큼 엘리베이터를 상승시키는 쪽으로의 토크를 연속적으로 제어하여 원하는 곳에 정지시킬 수 있으며, 이때 전자 브레이크(5)에 의하여 기계적으로 모터를 제동함으로서 안정된 정지상태를 유지시킬 수 있는 것이다.

앞에서 설명한 바와같이 본 발명에 있어 엘리베이터 모터(6)는 항상 상승방향으로 회전하도록 제어되며, 따라서 엘리베이터 제어장치(7) 및 제어반(9)의 구성은 엘리베이터를 상승시키는 방향으로의 동력 공급만을 준비하면 된다.

제 6 도는 본 발명의 한 실시예로서의 모터 제어장치의 개요를 보인 것으로 RF는 단방향 싸이리스터 소자를 이용한 정류기, 10은 정류된 파형을 평활시키고 그 전압을 궤환시키기 위한 장치, FC는 트랜지스터를 이용한 주파수 조절기, CTS는 전류를 궤환시키기 위한 전류 감지부, 6은 모터, 8은 삼상전원, GC는 전압가변을 위해 정류기(RF)의 점호각을 조절하는 점호각 조절기, PWM은 주파수 변조를 위해 주파수 조절기(FC)의 동작을 조절하는 베이스 조절기, CC는 엘리베이터의 전반적 제어를 지령하는 지령부로서 가변주파수, 가변전압의 벡터 제어방식을 나타낸 것이다.

본 발명은 슬립주파수형 벡터 제어방식으로써 정류기(RF)의 점호각 제어로 전압을 가변시키고 주파수 조절기(FC)로 주파수를 가변시킴으로서 부드럽고 무리없는 속도 패턴을 얻을 수 있는 장점이 있는 것이다.

그러나, 기존의 방식은 모터를 회전 또는 역회전시켜야 함으로 엘리베이터로의 적용에 있어서는 상승, 하강에 다른 상의 변환을 필요로 하는 등, 구조를 복잡하게 하는 재요소가 있었다.

본 발명은 제 5 도의 설명에서 보는 바와같이 본 발명에 있어서의 한 특징은 모터(6)를 한쪽 방향으로 회전시키려는 토크의 발생만으로 엘리베이터의 상승과 하강을 유도함으로 그 구조면에서의 단순화가 가능한 것이다.

또한, 부하가 작고 저속의 경우에는 제 6 도의 싸이리스터를 이용한 정류기(RF)부분을 다이오드브리지를 이용하므로 간략화하여 주파수만을 가변시킬 수도 있으며, 제 6 도 이외의 여하한 인버터 방식을 사용할 수도 있는 것이다.

이러한 인버터-가변주파수가 변전압 방식을 모터 제어에 사용함으로써 특히 상승을 위한 가동시의 과도한 전류의 흐름을 방지할 수 있으며, 보다 정밀한 제어를 할 수 있음으로써 균형추가 없이도 엘리베이터의 운전을 용이하게 행할 수 있음은 물론, 구조의 단순화로 인한 제어 및 안락감 등의 악화를 보상함과 동시에 모터에 무리를 주지 않으면서 전력소모를 줄일 수 있는 잇점이 있는 것이다.

물론 제 2 도에 보인 방식의 원용도 가능하다.

본 발명의 또다른 구조적 특징은 제 5 도에서와 같이 권상기(1) 및 모터(6)를 포함한 기계실이 건물 하부에 취부된다는 것이다.

즉, 엘리베이터카(1)의 승강은 엘리베이터카(1)를 지지하는 로프를 도르레(2)(3)를 통하여 권취하며 하부에 설치된 기계실의 권상기(4)드럼에 연결함으로서 균형추를 없애고 기계실을 하부에 설치 가능토록 한 것이다.

따라서, 건물의 구조는 엘리베이터카(1)만을 지지할 수 있도록 하면 되며, 기계실의 기타 중량물(권상기, 모터, 제어반 등) 및 균형추에 의한 부하는 제의될 수가 있으며, 또한 로프를 권치한 권상기(4)는 하부에 위치하고, 로프는 상부에 장치된 도르레(2)(3)를 통하여 엘리베이터카(1)를 지지함으로써 모터(6) 및 권상기(4)에서 발생한 진동이 엘리베이터카(1)에 전달되는 것을 방지할 수 있으며, 본 발명의 기계실 구조는 엘리베이터가 설치되는 건물의 어떤 부위에도 시설이 가능하므로서 상부횡식 기계실, 하부횡식 기계실 등 기존의 설치 장소를 포함하여 건물의 어떤 장소에도 설치될 수 있음으로 건물에 있어서 다양한 설계 또는 여유면적의 응용이 가능할 뿐만 아니라, 권상기(4)의 기계적인 응용으로 승강로 직하에 기계실을 시설하는 것도 용이한 것이다.

Claims (3)

1. 엘리베이터카(1)의 상승 및 하강에 있어서 엘리베이터카(1)를 상승시키는 방향으로만 모터(6)를 구동하도록 접속한 가변주파수식, 가변전압-가변주파수식, 인버터 제어방식을 사용하는 엘리베이터의 기계실위치 및 구동방식.
2. 제 1 항에 있어서, 엘리베이터의 상승시는 모터(6)를 엘리베이터카(1)를 상승시키는 방향으로 회전시키고, 엘리베이터의 하강시는 엘리베이터카(1)의 하중을 이용하여 모터(6)를 엘리베이터카(1)를 상승시키는 방향으로 토크를 발생시켜 가감속을 실시하도록 하는 엘리베이터의 기계실 위치 및 구동방식.
3. 제 1 항에 있어서, 삼상전원(8)과 모터(6) 사이에 매개되는 제어장치(7)에 있어서 단방향 싸이리스터를 사용하여 모터(6)의 구동을 제어토록 한 엘리베이터의 기계실 위치 구동방식.

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