電梯的防乘客被困裝置以及電梯的防乘客被困方法
【專利摘要】本發明提供一種電梯的防乘客被困裝置，其具有：永磁式同步電動機；調速器；第一旋轉編碼器，其與永磁式同步電動機連接，用于輸出與三相的磁極位置相對應的第一脈沖串；第二旋轉編碼器，其與所述調速器連接，用于輸出與旋轉角度相對應的第二脈沖串；控制部分，其用于運算轉矩和相位角；以及功率轉換器，其用于向所述永磁式同步電動機供給三相交流，所述三相交流具有基于所述轉矩的電壓以及基于所述第一脈沖串的相位，在所述第一旋轉編碼器正常啟動時，所述控制部分使所述第一脈沖串與所述第二脈沖串相對應，在所述第一旋轉編碼器發生了故障時，所述控制部分根據所述第二脈沖串來運算所述永磁式同步電動機的磁極位置。
【專利說明】電梯的防乘客被困裝置以及電梯的防乘客被困方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及電梯的防乘客被困裝置以及電梯的防乘客被困方法，適用于防止在磁極位置檢測用旋轉編碼器發生了故障時發生乘客被關閉在電梯內的事故的電梯的防乘客被困裝置以及電梯的防乘客被困方法。

【背景技術】
[0002]在現有技術中，在電梯發生了故障時，通過使電梯轎廂運行來救出被關閉在電梯轎廂內的乘客。
[0003]例如在專利文獻I中公開了一種技術，即，在發生了乘客因電梯故障而被關閉在電梯轎廂內的事故時，通過釋放機械式制動器，將電梯轎廂移動到最近的樓層，由此來救出乘客。具體來說，在專利文獻I中公開了一種電梯，其使用螺旋齒輪和無齒輪方式的電動機，在釋放機械式的制動器后，利用電梯轎廂側和平衡重側的微小的重量差使電梯轎廂朝重量較重的一側移動。
[0004]利用這一技術，維修技術人員通過對開關進行接通/斷開操作而使制動器進行吸引或者釋放制動器，由此使電梯轎廂移動到能夠救出被關閉在電梯轎廂內的乘客的位置。此外，采用通過永磁式同步電動機的三相輸出阻抗來對輸出進行短路的方法使電梯轎廂移動到能夠救出乘客的位置。
[0005]在先技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2000-143115號公報
[0008]可是，在上述專利文獻I中，通過維修技術人員對開關進行接通/斷開操作而使制動器進行吸引或者釋放制動器，或者在使用永磁式同步電動機的電梯中通過相同的阻抗使輸出短路。在這些方式中，若電梯轎廂側和平衡重側的微小的重量差小，則存在電梯轎廂的移動速度慢，救出乘客所需的時間長這一問題。此外，在電梯轎廂和平衡重之間的重量差小于行駛阻力時，則無法使電梯轎廂移動，在這一狀態下，為了獲得適當的速度，需要采取任意方法來增大該重量差的裝置。另外，在需要維修技術人員進行救出作業的場合，必須要等到維修技術人員到達現場并進行安全確認后才能進行救出作業，因此存在需要花費很長的時間才能救出電梯內乘客的問題。


【發明內容】

[0009]本發明是鑒于上述問題而作出的，本發明的目的在于提供電梯的防乘客被困裝置以及電梯的防乘客被困方法，其在電梯發生了故障時通過推測永磁式同步電動機的磁極位置，能夠安全并且迅速地使電梯移動到最近的樓層。
[0010]解決方案
[0011]本發明提供一種電梯的防乘客被困裝置，其特征在于，該電梯的防乘客被困裝置具有具有:永磁式同步電動機；調速器；第一旋轉編碼器，其與永磁式同步電動機連接，用于輸出與三相的磁極位置相對應的第一脈沖串；第二旋轉編碼器，其與所述調速器連接，用于輸出與旋轉角度相對應的第二脈沖串；控制部分，其用于運算與速度指令和速度反饋信號之間的偏差相對應的轉矩以及基于所述第一脈沖串的相位角；以及功率轉換器，其用于向所述永磁式同步電動機供給三相交流，所述三相交流具有基于所述轉矩的電壓以及基于所述第一脈沖串的相位，在第一旋轉編碼器正常啟動時，所述控制部分使所述第一脈沖串與所述第二脈沖串相對應，在所述第一旋轉編碼器發生了故障時，所述控制部分根據所述第二脈沖串來運算所述永磁式同步電動機的磁極位置。
[0012]根據上述結構，在第一旋轉編碼器正常啟動時，使第一脈沖串與第二脈沖串相對應，在第一旋轉編碼器發生了故障時，根據所述第二脈沖串來運算所述永磁式同步電動機的磁極位置。也就是說，在用于檢測磁極位置的旋轉編碼器發生了故障時，根據設置在調速器上的轎廂位置檢測用的旋轉編碼器的信號來推算出磁極位置，以此來算出相位角。由此，在用于檢測磁極位置的旋轉編碼器發生了故障時，通過將轎廂位置檢測用的旋轉編碼器作為備份編碼器進行使用，推測永磁式同步電動機的磁極位置，并驅動永磁式同步電動機，使電梯移動到最近的樓層，由此能夠安全地救出乘客，能夠避免乘客被關閉在電梯轎廂內。
[0013]發明效果
[0014]根據本發明，在電梯發生了故障時，通過推測永磁式同步電動機的磁極位置，能夠安全并且迅速地使電梯移動到最近的樓層，能夠救出電梯轎廂內的乘客。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是表示本發明的一實施方式所涉及的電梯的防乘客被困裝置的結構的框圖。
[0016]圖2是表不該實施方式所涉及的輸出脈沖和線間感應電壓的一例的說明圖。
[0017]附圖標記說明
[0018]I功率轉換器
[0019]2電流檢測器
[0020]3 平衡重
[0021]4 吊索
[0022]5電梯轎廂
[0023]8 調速器
[0024]9轎廂位置檢測用旋轉編碼器
[0025]10磁極位置檢測用旋轉編碼器
[0026]11永磁式同步電動機
[0027]12磁極位置運算部分
[0028]13速度控制部分
[0029]14電流控制部分
[0030]15微型計算機

【具體實施方式】
[0031]以下，參照附圖對本發明的一實施方式進行詳細說明。
[0032](I)電梯的防乘客被困裝置
[0033]首先參照圖1對電梯的防乘客被困裝置的結構進行說明。在以下的說明中，以檢測電梯磁極位置用的旋轉編碼器(Rotary Encoder)發生了故障的場合為例對電梯的防乘客被困裝置進行說明。在本實施方式中，通過使用磁極位置檢測用的旋轉編碼器10和轎廂位置檢測用的旋轉編碼器9來防止乘客被關閉在電梯轎廂內的事故發生。
[0034]如圖1所示，為了掌握作為電梯用電動機的永磁式同步電動機11的磁極位置，在永磁式同步電動機11的旋轉軸設置有磁極位置檢測用的旋轉編碼器10。此外，為了檢測電梯轎廂的位置和速度，在調速器8的旋轉軸設置有轎廂位置檢測用的旋轉編碼器9。
[0035]調速器8被用作電梯的安全裝置，在電梯轎廂的速度達到預先設定的規定速度以上時，調速器8動作，強制地使電梯停止。例如，在電梯的吊索發生了斷裂等緊急情況時，通過夾住調速器繩索而使緊急制動裝置動作，以此對電梯轎廂進行緊急制動。此外，調速器8還可以作為電梯的終端樓層強制減速裝置來使用。此時，通過安裝在調速器8上的終端樓層減速裝置速度檢測用旋轉編碼器來求出電梯的速度，當電梯轎廂的當前位置與升降通道的終端之間的距離處于規定距離以內時的電梯轎廂的速度等于或者大于預先設定的規定的速度以上時，通過調速器8使電梯轎廂停止。
[0036]永磁式同步電動機11的啟動由包括后述的磁極位置運算部分12、速度控制部分13以及電流控制部分的微型計算機15控制。微型計算機15是本發明的控制部分的一例。
[0037]在本實施方式中，設置在調速器8上的轎廂位置檢測用的旋轉編碼器9不僅用來推測電梯的位置和速度，而且還被用于推測永磁式同步電動機11的磁極位置。在磁極位置檢測用的旋轉編碼器10發生了故障時，使用轎廂位置檢測用的旋轉編碼器9推測磁極位置，并且根據該磁極位置輸出用于使永磁式同步電動機啟動的三相交流電壓波形，由此使永磁式同步電動機啟動。
[0038](2)永磁式同步電動機的啟動
[0039]接著對通常運行時的電梯的永磁式同步電動機的啟動進行說明。如圖1所示，永磁式同步電動機11是電梯用的電動機。永磁式同步電動機11是使用永磁體的同步方式的電動機，與通過交流電流形成的旋轉磁場和通過電樞電流形成的磁場之間的旋轉速度差同步地進行旋轉。為了控制永磁式同步電動機11，需要準確掌握永磁體的磁極位置。因此，在永磁式同步電動機11的旋轉軸上設置有用于掌握磁極位置的磁極位置檢測用的旋轉編碼器10。
[0040]由磁極位置檢測用的旋轉編碼器10檢測出的磁極位置信號被輸入到磁極位置運算部分12中。此外，由磁極位置檢測用的旋轉編碼器10檢測出的速度反饋信號被輸入到速度控制部分13中。
[0041]在磁極位置運算部分12中，根據所輸入的磁極位置信號來運算永磁式同步電動機11的相位角，并將該相位角輸出到電流控制部分14中。另外，速度控制部分13輸出與速度指令和速度反饋信號之間的偏差相對應的轉矩指令。具體來說，速度控制部分13計算使速度反饋信號追隨速度指令的轉矩，并將運算出的轉矩作為轉矩指令而輸出到電流控制部分14中。
[0042]電流控制部分14相對于來自速度控制部分13的轉矩指令，按照由電流檢測器2檢測出的電流反饋信號和在磁極位置運算部分12中算出的相位角來生成電壓指令，并將該電壓指令輸出到功率轉換器I中。功率轉換器I輸出用于控制永磁式同步電動機11的三相交流電壓波形，以此來驅動永磁式同步電動機11。
[0043](3)乘客被困事故的發生
[0044]以下說明在具備所述永磁式同步電動機11的電梯中因磁極位置檢測用旋轉編碼器10的故障而發生乘客被困事故的情況。
[0045]以圖1所示的從I層的電梯門廳7使用電梯到2層的電梯門廳6的場合為例進行說明。從I層的電梯門廳7到2層的電梯門廳6時，為了啟動電梯，向功率轉換器I發出指令，使得按照由永磁式同步電動機11的磁極位置運算部分12算出的相位角使適當的電流流過永磁式同步電動機U。而且，根據該指令使永磁式同步電動機11旋轉，使吊索4和電梯轎廂5以及平衡重3同時動作，由此使電梯轎廂5升降，使電梯轎廂5到達2層的電梯門廳6。
[0046]在此，假定在電梯轎廂5到達作為目的地樓層的2層前，磁極位置檢測用旋轉編碼器10發生了故障。此時，由于沒有磁極位置信號輸入到磁極位置運算部分12，并且也沒有相位角從磁極位置運算部分12輸出，所以無法向永磁式同步電動機11輸出電流指令。為此，永磁式同步電動機11不能啟動，電梯緊急停止，從而發生乘客被困事故。
[0047](4)磁極位置的推測
[0048]以下，參照圖2來說明磁極位置檢測用旋轉編碼器10發生了故障時通過調速器8的轎廂位置檢測用旋轉編碼器9來推測磁極位置的方法。圖2是表示作為磁極位置檢測用旋轉編碼器10的輸出的磁極位置脈沖、作為轎廂位置檢測用旋轉編碼器9的輸出的轎廂位置脈沖以及線間(U-V之間、V-W之間、W-U之間)感應電壓的一例的說明圖。
[0049]永磁式同步電動機11的磁極位置能夠根據磁極位置檢測用旋轉編碼器10的磁極位置脈沖Φυ、Φν、相互之間的關系分解為六個模式(每60°電角為一個模式)。
[0050]從圖2可以知道，在永磁式同步電動機的磁極位置模式的模式I中，U-V之間的感應電壓與φυ相一致，在模式3中，V-W之間的感應電壓與Φ V相一致，而在模式5中，W-U之間的感應電壓與0W相一致，在將Φυ的一個波形六等分時，所得的波形相當于磁極位置模式中的一個模式。
[0051]另外，在控制電動機的電流流動相位的微型計算機15內的磁極位置模式(模式I’?模式6’)與永磁式同步電動機11的磁極位置的模式(模式I?模式6)相一致時,表示沒有發生失步。此時，能夠驅動永磁式同步電動機11將電梯轎廂5內的乘客移動到最近的樓層。
[0052]為此，在磁極位置檢測用的旋轉編碼器10發生了故障時，為了將微型計算機15內的磁極位置模式和永磁式同步電動機11的磁極位置模式設定為相同的模式，有必要根據轎廂位置檢測用旋轉編碼器9來推測出磁極位置模式。為了推測磁極位置模式，有必要根據轎廂位置檢測用旋轉編碼器9的轎廂位置脈沖來算出磁極位置脈沖的位置。
[0053]首先，在磁極位置檢測用旋轉編碼器10正常時，記錄Φ U的上升位置，并記錄從該上升位置起算的轎廂位置脈沖數。將轎廂位置脈沖X[p/r]、磁極位置脈沖Y[p/r]、永磁式同步電動機11的直徑D以及調速器8的直徑D’記錄在微型計算機15內，根據下式(I)能夠算出磁極位置檢測用旋轉編碼器的Φυ的一個脈沖。
[0054]數ILUUOOJW mmmm/ T Iy
fΓ%**M \f

Lf
[0056]此后，根據下式(2)，將磁極位置檢測用旋轉編碼器的Φυ的一個脈沖除以6，能夠算出一個磁極位置模式的脈沖數。
[0057]數2
t X D
[0058]—~ X-X —-...( 2 )
# r 1>
[0059]接著，將正常時記錄的從Φυ的上升位置起算的脈沖數b除以根據上式(2)算出的脈沖數，由此能夠推測出磁極位置模式I至磁極位置模式6。此外，由于除法的計算結果中的尾數表示更為詳細的磁極位置，因此通過使用該尾數的值，能夠進一步提高電動機的驅動精度。
[0060]通過上述運算，在磁極位置檢測用旋轉編碼器10發生了故障時，根據轎廂位置檢測用旋轉編碼器9的轎廂位置脈沖推測出磁極位置模式，能夠驅動永磁式同步電動機11，能夠使電梯安全并且迅速地移動到最近的樓層，從而能夠救出電梯轎廂內的乘客。
[0061](5)本實施方式的效果
[0062]如上所述，根據本實施方式，在磁極位置檢測用旋轉編碼器10正常時，將在磁極位置檢測用旋轉編碼器10中檢測出的磁極位置和轎廂位置檢測用旋轉編碼器9的輸出信號讀入同一個微型計算機中，并使兩者以能夠算出彼此位置的方式相關聯。由此，在磁極位置檢測用旋轉編碼器10發生了故障時，能夠根據轎廂位置檢測用旋轉編碼器9的輸出信號推算出磁極位置，能夠算出相位角。此時，能夠驅動永磁式同步電動機，能夠使電梯轎廂停靠在最近的樓層，從而能夠安全地救出電梯轎廂內的乘客。
【權利要求】
1.一種電梯的防乘客被困裝置，其特征在于， 該電梯的防乘客被困裝置具有: 永磁式同步電動機； 調速器； 第一旋轉編碼器，其與所述永磁式同步電動機連接，輸出與三相的磁極位置相對應的第一脈沖串； 第二旋轉編碼器，其與所述調速器連接，輸出與旋轉角度相對應的第二脈沖串； 控制部分，其運算與速度指令和速度反饋信號之間的偏差相對應的轉矩以及基于所述第一脈沖串的相位角；以及 功率轉換器，其用于向所述永磁式同步電動機供給三相交流，所述三相交流具有基于所述轉矩的電壓以及基于所述第一脈沖串的相位， 在所述第一旋轉編碼器正常啟動時，所述控制部分使所述第一脈沖串與所述第二脈沖串相對應，在所述第一旋轉編碼器發生了故障時，所述控制部分根據所述第二脈沖串來運算所述永磁式同步電動機的磁極位置。
2.根據權利要求1所述的電梯的防乘客被困裝置，其特征在于， 所述控制部分具備磁極位置運算部分、速度控制部分以及電流控制部分， 所述磁極位置運算部分根據由所述第一旋轉編碼器輸出的所述第一脈沖串來運算所述永磁式同步電動機的相位角， 所述速度控制部分輸出與速度指令和速度反饋信號之間的偏差相對應的轉矩指令，所述電流控制部分相對于所述轉矩指令而輸出與電流反饋信號和所述相位角相對應的電壓指令， 在所述第一旋轉編碼器正常啟動時，所述磁極位置運算部分使所述第一脈沖串與所述第二脈沖串相對應，在所述第一旋轉編碼器發生了故障時，所述磁極位置運算部分根據所述第二脈沖串來運算所述永磁式同步電動機的磁極位置。
3.根據權利要求2所述的電梯的防乘客被困裝置，其特征在于， 在所述第一旋轉編碼器正常啟動時，所述磁極位置運算部分根據所述第一脈沖串的三相之間的相互關系將所述第一脈沖串分解為規定數目的磁極位置模式，并使所述磁極位置模式與所述第二脈沖串相對應，在所述第一旋轉編碼器發生了故障時，所述磁極位置運算部分根據所述第二脈沖串來推測所述磁極位置模式。
4.根據權利要求3所述的電梯的防乘客被困裝置，其特征在于， 在所述第一旋轉編碼器正常啟動時，所述磁極位置運算部分根據所述第一脈沖串的三相之間的相互關系將所述第一脈沖串分解為六個磁極位置模式，并使所述六個磁極位置模式與所述第二脈沖串相對應，在所述第一旋轉編碼器發生了故障時，所述磁極位置運算部分將所述第二脈沖串的規定期間的脈沖數除以所述分解得到的一個磁極位置模式的脈沖數，由此來推測所述磁極位置模式。
5.一種電梯的防乘客被困方法，其特征在于， 該電梯的防乘客被困方法是具備永磁式同步電動機、調速器、第一旋轉編碼器、第二旋轉編碼器、控制部分以及功率轉換器的電梯的防乘客被困裝置中的電梯的防乘客被困方法，所述第一旋轉編碼器與所述永磁式同步電動機連接，用于輸出與三相的磁極位置相對應的第一脈沖串，所述第二旋轉編碼器與所述調速器連接，用于輸出與旋轉角度相對應的第二脈沖串，所述控制部分用于運算與速度指令和速度反饋信號之間的偏差相對應的轉矩指令以及基于所述第一脈沖串的相位角，所述功率轉換器用于向所述永磁式同步電動機供給三相交流，所述三相交流具有基于所述轉矩指令的電壓以及基于所述第一脈沖串的相位， 該電梯的防乘客被困方法包含第一步驟和第二步驟， 在第一步驟中，在所述第一旋轉編碼器正常啟動時，所述控制部分使所述第一脈沖串與所述第二脈沖串相對應， 在第二步驟中，在所述第一旋轉編碼器發生了故障時，所述控制部分根據所述第二脈沖串來運算所述永磁式同步電動機的磁極位置。
【文檔編號】B66B1/30GK104229585SQ201410258022
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月11日 優先權日:2013年6月12日
【發明者】吉元慎治, 田子雅弘, 深田裕紀, 高山直樹, 鳥谷部潤, 金田寬典, 照沼智明, 村田慎平, 星野孝道, 山下幸一 申請人:株式會社日立制作所