JPS647948B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、駆動用モータとして可変周波数電源
により速度制御を行なうようにした三相誘導電動
機を用いた高速エレベータの速度制御装置に関す
る。

従来、エレベータ駆動用のモータとしては、速
度制御が容易であるという観点から、主として直
流電動機が使用されていた。

しかしながら、直流電動機は原理上、整流子と
ブラシを必要とするため保守性が悪く、かつそれ
自体もハイコストになるという欠点がある。

そこで、エレベータの駆動用モータとして交流
モータ、例えば誘導電動機を用い、減速時での制
御を直流制動により行なうようにした、いわゆる
DB制御エレベータが使用されるようになつてき
たが、この方式では駆動用モータの加速時と減速
時に必要な特性によりその同期速度が制限される
ため、高速のエレベータには適用が困難であると
いう欠点があつた。

そこで、誘導電動機を駆動用モータとした高速
エレベータを得るため、インバータ或いはサイク
ロコンバータなどの可変周波数電源を使用する方
法が提案されており、第１図にその一例を示す。

図において、１は商用電源、２はインバータ、
サイクロコンバータなどの可変周波数電源装置
（以下、電源装置という）、３は電源装置２のサイ
リスタを制御するゲート信号、４はエレベータ駆
動用の三相誘導電動機（以下、IMという）、５は
IM４に直結で、或いは減速ギヤを介して駆動さ
れるトラクシヨンシーブ（以下、単にシーブとい
う）、６はエレベータの主索、７はエレベータの
乗りかご、８は釣り合いおもり、９はIM４の軸、
或いはシーブ５の軸に取り付けられた回転速度検
出用の発電機（PGという）、１０は速度信号、１
１はゲート信号３を発生する位相制御装置（PH
という）、１２は速度指令発生装置、１３は速度
指令信号である。

電源装置２はPH１１からのゲート信号３によ
つて制御され、商用電源１からの電力を周波数変
換してIM４に供給する働きをする。

速度指令発生装置１２はエレベータの呼びなど
に応じて乗りかご７に必要な速度の目標値となる
速度指令信号１３を発生する。

そこで、PH１１は速度指令信号１３と乗りか
ご７の実際の速度を表わす速度信号１０とを比較
し、それらの差に応じてゲート信号３を発生して
電源装置２の出力周波数を変化させ、IM４の回
転速度を変えることにより乗りかご７の速度が速
度指令信号１３によつて与えられている目標値と
一致するような制御を行なう。

この第１図に示した方式によれば、三相誘導電
動機などの交流のモータによりかなり高速のエレ
ベータの駆動が可能になる。

ところで、この方式では、エレベータの加速開
始時或いは減速終端時に電源装置２の出力周波数
を極めて低い周波数領域まで制御する必要があ
る。しかしながら、電源装置２を構成するインバ
ータ或いはサイクロコンバータなどの機器は、低
周波においては動作が極めて不安定になり、かつ
転流失敗などを起こし易くなるため細かな制御が
困難であるという欠点があつた。

また、このようなエレベータなどの装置におい
ては、据付工事完了後の試運転時、或いは保守点
検時などには、かなり低速での運転が必要である
が、この方式では上記の理由により電源装置２に
よつて常時直接運転するのは困難で、そのために
は他に予備の電源装置などが必要になるという欠
点があつた。

さらに、このようなインバータ又はサイクロコ
ンバータなどの電源装置は、原理上低周波で動作
させたとき電源波形に高調波成分が多くなり、電
動機のトルクに脈動が多くなる上、電源ノイズを
多くし力率も低下してしまうなどの欠点があつ
た。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除
き、エレベータの駆動用モータとして可変周波数
電源装置によつて駆動される誘導電動機を用いた
場合でも、エレベータの加速開始時或いは減速終
端時においても安定して脈動などの少ない制御が
可能で、しかも低速運転も直接容易に行なえるよ
うにしたエレベータの速度制御装置を提供するに
ある。

この目的を達成するため、本発明は、駆動用モ
ータとして２巻線極数変換形誘導電動機を使用
し、この電動機の極数が小さい方の巻線に可変周
波数電圧を、極数の大きい方の巻線に可変電圧を
それぞれ供給して速度制御を行なうようにした点
を特徴とする。

以下、本発明によるエレベータの速度制御装置
の実施例を図面について説明する。

第２図は本発明の一実施例で、商用電源１、電
源装置２、ゲート信号３、シーブ５、主索６、乗
りかご７、釣り合いおもり８、PG９、速度信号
１０、PH１１、速度指令発生装置１２、速度指
令信号１３などは第１図の従来例と同じであり、
さらに図において、２０は２巻線極数変換形誘導
電動機（IMという）、２１は極数が少ない方の巻
線（高速巻線という）、２２は極数が多くなる方
の巻線（低速巻線という）、２３は可変電圧電源
装置（低速電源という）、２４はゲート信号、２
５は位相制御装置（PHという）、２６は比較切
換器（COMという）、２７，２８は速度信号であ
る。

２巻線極数変換形IM２０は高速巻線２１と低
速巻線２２とを独立に有し、高速巻線２１により
駆動されたときには例えば４極の電機子構造とな
つて比較的高い同期速度のもとで動作し、低速巻
線２２により駆動されたときには例えば16極の電
機子構造となつてかなり低い同期速度のもとで動
作するようになつている。

低速電源２３はサイリスタなどからなり、商用
電源１からの交流電源を位相制御などにより任意
の電圧の三相交流として出力したり、直流として
出力したりする働きをする。

PH２５は速度指令信号１３と速度信号２８と
を比較し、それらの差に応じてゲート信号２４を
発生する働きをする。

COM２６はPG９からの速度信号１０を入力し
て所定の基準値と比較し、速度信号１０が基準値
以下のときにはPH２５を動作状態にし、この速
度信号１０を速度信号２８としてPH２５に出力
し、それが基準値以上になつているときにはPH
１１を動作状態にし、速度信号２７をPH１１に
出力する働きをする。

次に、第３図に電源装置２（以下、高速電源と
いう）と低速電源２３の一実施例を示す。

高速電源２はサイリスタTH₁〜TH₆，TH₁₁〜
TH₁₆と、チヨークコイルCHからなるインバー
タで構成され、商用電源１から供給された三相交
流をサイリスタTH₁〜TH₆で整流し、チヨーク
コイルCHで平滑化して直流とし、サイリスタ
TH₁₁〜TH₁₆で商用電源１とは異なつた周波数の
三相交流に変換して２巻線極数変換形IM２０の
高速巻線（第２図の２１）の端子U₁，V₁，W₁に
供給する。このとき、サイリスタTH₁〜TH₆に
供給するゲート信号による位相制御によつて直流
電圧の制御が行なわれ、サイリスタTH₁₁〜TH₁₆
に供給するゲート信号により出力周波数の制御が
行なわれる。

低速電源２３はサイリスタTH₂₁〜TH₂₄と、加
速制御及び減速制御の切換えを行なう切換リレー
からなり、この切換リレーは接点L₁〜L₅だけが
示されており、このうち接点L₁，L₂，L₅は常開
接点、接点L₃，L₄は常閉接点である。そして、
この切換リレーは加速制御時にはONになり、減
速制御時にはOFFになる。そこで、加速制御時
には接点L₁，L₂，L₅だけが閉じるのでIMの低速
巻線（第２図の２２）の端子U₂，V₂，W₂には商
用電源１からの三相交流が供給され、その電圧が
サイリスタTH₂₁〜TH₂₄に供給されるゲート信号
２４によつて制御されることになる。

また、速度制御時には接点L₃，L₄だけが閉じ
るので、IM２０の低速巻線２２の端子U₂とV₂間
には商用電源１がサイリスタTH₂₁〜TH₂₄で整流
された直流が供給されて直流制動が行なわれ、そ
の直流制動の強さがサイリスタTH₂₁〜TH₂₄に供
給されるゲート信号２４によつて制御されること
になる。

次に、第４図は上記本発明の実施例におけるエ
レベータの運転特性曲線を示したもので、時間ｔ
に対する乗りかごの速度ｖを表わし、曲線S₁，
S₂，S₃は走行距離が異なつた場合のそれぞれの特
性を表わしている。また、速度v_Tは前述の速度信
号１０（第２図）が所定の基準値となるときの速
度を、速度v_Rはこのエレベータの定格速度をそれ
ぞれ示したものである。そして、図の中でハツチ
ングを施こした部分が低速巻線２２に電圧が与え
られて制御が行なわれている領域を示し、それ以
外の部分は高速巻線２１に電圧が与えられて制御
が行なわれている領域を表わしており、さらに二
重のハツチングが施こしてある部分は低速巻線２
２による制御領域ではあるが減速のためのDB制
御（直流制動による減速制御）が行なわれる領域
であることを示している。

次に、これら第２図〜第４図により動作につい
て説明する。

エレベータの呼びが登録され、スタート指令が
出されると、速度指令発生装置１２が速度指令信
号１３を発生する。

このとき、COM２６はPG９からの速度信号１
０が０で速度v_Tに対応した基準値に達していない
ため、PH２５を動作状態にし、それに速度信号
１０を低速の速度信号２８として供給するように
動作している。

そこで、PH２５は速度指令信号１３と速度信
号２８とに対応してゲート信号２４を出力し、低
圧電源２３の各サイリスタを制御してIM２０の
低圧巻線２２に商用交流の周波数の三相交流を供
給し、その電圧を制御して速度制御を行なう電圧
制御モードとして動作し、速度指令信号１３に応
じてエレベータの乗りかご７を徐々に加速する。

やがて乗りかご７の速度が所定の速度v_Tに達す
ると、ここでCOM２６はPH２６の動作を止め、
PH１１を動作状態にすると共に速度信号１０を
高速の速度信号２７としてPH１１に供給するよ
うに切換わる。この結果、IM２０の低速巻線２
２はオープンになり、他方、高速巻線２１には高
速電源２から三相交流が印加されるようになる。

そこで、この時点からPH１１が動作を開始
し、速度指令信号１３と速度信号２７（１０と同
じ）に対応したゲート信号３を高速電源２に供給
してその周波数を制御し、これによりIM２０の
制御を行なう周波数制御モードとして動作を始
め、速度指令信号１３に応じて高速巻線２１に供
給されている三相交流の周波数を増加させ、乗り
かご７の速度を上げてゆく。そして、エレベータ
の乗りかご７を停止させるべき位置（建造物の
階）が検出されると、速度指令発生装置１２は速
度指令信号１３の増加を止め、ある期間中一定の
電圧値を保つた後、減少してゆく電圧を速度指令
信号１３として発生する。

一般に、このようなエレベータの速度指令信号
は、加速時には一定の時間函数にしがつて増加し
てゆく形をとるが、減速時には乗りかご７の現在
位置と停止階までの距離に対応して所定の減速度
が得られるような距離函数にしたがつて減少して
ゆく形をとるように構成されている。

そこで、PH１１は、この電圧値が減少してゆ
く速度指令信号１３に応じて高速電源２の出力周
波数を減少させてゆき、IM２０は高速巻線２３
に供給されている三相交流の周波数が減少してゆ
くのにつれて減速トルクを発生し、エレベータの
速度を低下させてゆく。

やがて、エレベータの速度が所定値v_T（第４図）
にまで低下し、それがCOM２６で検出されると
PH１１による動作は停止して再びPH２５が動
作する電圧制御モードに切換わる。また、このと
きには減速状態にあるため、低速電源２３の切換
リレーがDB制御に切換わつている。

そこで、このときには、減少してゆく速度指令
信号１３と低速の速度信号２８に応じて所定の電
圧の直流がIM２０の低速巻線２２の２相間に供
給され、DB制御モードで動作を開始してエレベ
ータの減速制御が行なわれる。

そして、乗りかご７が目的の階に到着すると、
速度指令信号１３はゼロになり、機械的なブレー
キが作動してエレベータを停止させる。

従つて、この実施例によれば、エレベータの乗
りかごの速度が所在値v_Tより低いときには、駆動
用のモータが低速巻線による比較的極数の多いつ
まり同期速度が充分に低い状態で動作するから、
電圧制御によつてかなり低速でも充分安定に、ス
ムーズな速度制御を行なうことができ、他方、エ
レベータの速度が所定値v_T以上となつたときに
は、駆動用のモータが高速巻線による少ない極数
で同期速度が充分に高く得られる状態で動作する
ため、高速電源はあまり低い周波数で動作する必
要がなくなつて充分に安定に動作し、しかも高速
度でエレベータを動かすことができる。

なお、以上の実施例では、高速電源となる可変
周波数電源装置をインバータで構成したが、これ
はサイクロコンバータで構成してもよく、これに
よつてもほぼ同じ効果が期待できる。

また、上記実施例では、第４図から明らかなよ
うに、電圧制御モードから周波数制御モードへの
切換え、或いは周波数制御モードからDB制御モ
ードへの切換えが、いずれも所定の速度v_Tで同時
に行なわれるようになつているが、両方の制御モ
ードを所定の速度v_Tの近傍で或る程度重複させて
行なうようにしてもよい。

これによれば、切換時に急激な速度変化を生じ
る虞れを少くし、エレベータの乗り心地を改善す
ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、可変周
波数電源装置を低い周波数領域で動作させる必要
がないから動作が安定でモータのトルク脈動が少
くなり、駆動用モータの回転速度の変化範囲が広
くなるから高速のエレベータを得ることができ、
低速度の状態では同期速度が充分に低くなつてい
るから、電圧制御により極めて低速での安定でス
ムーズな制御が容易に行なえる上、大きな加減速
トルクを得ることができ、従来技術の欠点を除い
て高性能を有するエレベータの速度制御装置を比
較的ローコストで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は可変周波数電源を用いたエレベータの
速度制御装置の従来例を示すブロツク図、第２図
は本発明によるエレベータの速度制御装置の一実
施例を示すブロツク図、第３図は本発明における
可変周波数電源と可変電圧電源の一実施例を示す
回路図、第４図は第２図に示した本発明の実施例
の動作を説明するための曲線図である。 ２……可変周波数電源装置（高速電源）、１１，
２５……位相制御器、２０……２巻線極数変換型
誘導電動機、２１……高速巻線、２２……低速巻
線、２３……可変電圧電源装置（低速電源）、２
６……比較切換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可変周波数電源を備え、駆動用電動機に供給
   すべき電圧の周波数を変化させて速度制御を行な
   う方式のエレベータにおいて、比較的高い同期速
   度を与える第１の巻数及びそれより低い同期速度
   を与える第２の巻線とを備えた２巻線極数変換形
   駆動電動機と、可変電圧電源とを設け、エレベー
   タの速度が所定値以上の領域では上記駆動用電動
   機の第１の巻線に可変周波数電圧を供給して速度
   制御を行ない、エレベータの速度が所定値以下の
   領域では上記駆動用電動機の第２の巻線に可変電
   圧を供給して速度制御を行なうように構成したこ
   とを特徴とするエレベータの速度制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、上記駆動用
   電動機の第２の巻線に直流電圧を供給する手段を
   設け、上記エレベータの速度が所定値以下の領域
   における減速制御を直流制動により行なうように
   構成したことを特徴とするエレベータの速度制御
   装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、上記駆動用
   電動機の第１と第２の巻線に対する可変周波数電
   圧と可変電圧の供給を同時に行なわせる手段を設
   け、エレベータの速度が上記所定値近傍にあると
   きの速度制御を複数の制御手段で重複して行なう
   ように構成したことを特徴とするエレベータの速
   度制御装置。