JP2013237512A - エレベータ乗りかごの電力供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エレベータ乗りかごへ電力を供給する移動ケーブルを使用することなく、効率や信頼性が高く乗り心地の快適なエレベータ乗りかごの電力供給装置を提供する。
【解決手段】駆動電動機２によって駆動されるエレベータにおいて、エレベータ乗かご６の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機９、エレベータ乗かご６と停止階との間で電力を給電する非接触電力供給装置１１、１２及び発電機９及び非接触電力供給装置１１、１２からの電力を蓄える蓄電池１３からなる電力供給装置１０と、蓄電池１３を充電する充電器と、電力供給装置１０の電力を交流電力に変換するインバータを備え、機械室からエレベータ乗かご６への電力供給線を設けることなく、インバータから電力供給装置１０の発電機９または非接触電力供給装置１１、１２もしくは蓄電池１３の電力を乗かご６内の負荷に供給し、発電機９にリニアモータ発電機を使用した。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレベータ乗りかごへの電力供給装置に係わり、特に、エレベータの移動ケーブルを使うことなく、エレベータ乗りかごに電力を供給可能な、エレベータ乗りかごの電力供給装置に関する。

従来は、エレベータ乗りかごの電力供給装置は、図５に示すように、機械室とエレベータ乗かご間の給電はエレベータ移動ケーブルＷを介して行っていた。すなわち図示しない電源装置からエレベータ制御装置１に給電し、駆動電動機２を給電線３により駆動して、シーブ４をもつ巻上機により一端にエレベータ乗りかご６、他端につり合いおもり７を吊り下げたロープ５を昇降制御するとともに、エレベータ移動ケーブルＷを介してエレベータ乗りかご６に電力を供給し、エレベータ乗かご６内の照明及びドアの開閉を行なっていた。

このため、ビル高さの大きな超高層ビルでは、はエレベータ移動ケーブルが長くなるため重量が増加しエレベータ乗りかご６の搖れが大きくなる。また、移動ケーブルの長さに応じて電圧降下が大きくなり、エレベータ移動ケーブルを太くする結果、その重量が増大するという問題があった。

また、エレベータ乗りかご６に蓄電池を設けて、エレベータの待機中に蓄電池を充電する方法もテイサンされているが、充電装置がブラシ等の機械的手段を用いた場合、充電するための接触子が摩耗して蓄電池を充電することができないという問題があった。

本技術分野の背景技術として、特許文献１が知られている。特許文献１には、エレベータ乗りかごの運動エネルギを電気エネルギに変換し走行中に給電する発電機と、エレベータ乗りかごと停止フロアとの間で、停止中に電力を非接触により給電する非接触給電器及び前記発電機と前記非接触給電器からの電気エネルギを蓄え、前記両者の給電電力量が十分でないとき給電する蓄電池を有する電力供給装置と、前記蓄電池を充電する充電器と、前記電力供給装置の電気エネルギを交流電力に変換して、この電力をエレベータ乗りかご内の負荷に供給するインバータが開示されている。特許文献１では、走行中の給電については、かごのガイドレールに接触した駆動ローラの摩擦力を利用して発電機を回転させ、発電する方法をとっている。

特開平５−２９４５６８号

特許文献１に開示された従来技術は、エレベータの走行中も発電機によりエレベータ乗りかご内の使用電力の供給や搭載した蓄電池を充電する手段を備えることにより、走行中のかご内の電力供給が絶えることのない装置を提供しているが、この発電機は、かごのガイドレールに接触した駆動ローラの摩擦力を利用して、発電機のローターを回転させる方法により、発電を行う手段をとっている。しかしこの方法では、駆動ローラや発電機の磨耗による故障、駆動ローラとガイドレールのすべりによる効率低下、駆動ローラがガイドレールに接触する部分の振動による騒音やエレベータ乗りかごの振動の発生が考えられ、この点について考慮されていない。本発明の目的は、エレベータ乗りかごへ電力を供給する移動ケーブルを使用することなく、効率や信頼性が高く乗り心地の快適なエレベータ乗りかごの電力供給装置を提供することにある。

前記目的は、エレベータ乗りかごの運動エネルギを電気エネルギに変換するリニアモータ発電機を備え、前記エレベータ乗りかごと停止フロアとの間で給電する給電器に加え前記リニアモータによる発電機から、前記エレベータ乗りかご内に電力を供給する電力供給装置に電力を供給すると共に前記電力供給装置に内蔵した蓄電池の充電を行うことにより達成される。

エレベータ乗りかごの走行中にエレベータ乗りかご内の負荷に電力を供給したり、蓄電池を充電したりするための発電機に、リニアモータ発電機を使用することにより、回転式モーターのように摩擦を利用していないためすべりがなく、走行速度に対応した発電が期待され、回転部がないため磨耗故障も発生しないので、効率や信頼性の高い給電が可能となる。また、ガイドレールとかごの機械的接触がなくなるので、発電による騒音や振動がなくなり、乗り心地が快適となる。

本発明の実施例を示す全体構成図である リニアモータ発電機の構成の実施例である。 リニアモータ発電機の構成の別の実施例である。 本発明のリニアモータ専用レールの着磁領域を示す模式図である。 本発明のリニアモータ専用レールの着磁領域を示す模式図である。 本発明のリニアモータ専用レールの着磁領域を示す模式図である。 従来例のエレベータ乗りかごの電力供給装置を示す模式図である。

以下、実施例について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例を示す全体構成図である。図１において、１はエレベータ制御装置、２は駆動電動機、３は駆動電動機への給電線、４はシーブ、５はロープ、６はエレベータ乗りかご、７はつり合いおもり、８はガイドレール、９はリニアモータ発電機、１０はエレベータ乗りかご電力供給装置、１１は受電側給電器、１２は送電側給電器、１３は蓄電池である。

エレベータ乗りかご６はロープ５の一端に固定され、エレベータ乗りかご６を上下に走行させるためのシーブ４を介し、ロープ６の他端に位置するつり合いおもり７と接続される。シーブ４は制御装置１から給電線３を介し供給される電力により駆動される駆動電動機２によって回転し、その回転によってエレベータ乗りかご６は目的フロアに運行される。

エレベータ乗りかご６には受電側給電器１１、電力供給装置１０、蓄電池１３が搭載さる。昇降路側には送電側給電器１２が設置されており、エレベータ乗りかごが送電側給電器１２を設置しているフロアに停止したときには、制御装置１から供給する電力を、送電側給電器１２および受電側給電器１１を介して電力供給装置１０に供給され、エレベータ乗りかごのドアモーターや照明、インターホン、空調機などの電力を必要とする機器に、供給する。

また、制御装置１から送電側給電器１２および受電側給電器１１を介して電力供給装置１０に供給する電力は、電力供給装置１０に内蔵した蓄電池１３の充電を行い、たとえば送電側給電器１２が設置されていないフロアで制御装置１から電力の供給がないときに、エレベータのエレベータ乗りかご内の電力を必要とする機器に、蓄電池１３から電力を供給する。

なお、図１において送電側給電器１２と受電側給電器１１は、非接触方式を考え隙間を空けた図としたが、ブラシ端子を持つ接触式でもよい。

また、昇降路側に設置する送電側電力供給装置１２は、各フロアに設置しても良いが、コスト低減、工事・保守の手間を低減するために、基準フロアや最上フロア付近と最下フロア付近など適切と考えられるフロアに間引きして設置しても良い。

次に、エレベータが起動すると、送電側給電器１２と受電側給電器１１が離れてしまうため、給電器を介したエレベータ乗りかご６への給電が出来なくなる。

一方、エレベータが走行することによりリニアモータ発電機９が発電を開始しエレベータ乗りかご６の電力供給装置１０に電力の供給を行うが、エレベータの走行速度が遅く、リニアモータ発電機９の発電電力量が、エレベータのエレベータ乗りかご内の電力を必要とする機器が必要とする電力量に達していない間は、蓄電池１３からも電力を供給する。

エレベータの走行速度が上昇し、リニアモータ発電機９の発電電力量が、エレベータのエレベータ乗りかご内の電力を必要とする機器が必要とする電力量を越えている間は、エレベータのエレベータ乗りかご内の電力を必要とする機器に電力を供給するとともに、電力供給装置１０に内蔵した蓄電池１３の充電もおこなう。

図２は、リニアモータ発電機９の構成の実施例を示す。図２では鋼板からなるガイドレール８に着磁をし、エレベータ乗りかごにガイドレール８を挟むように取り付けたコイル取付板９Ａとリニアモータコイル９Ｂからなるリニアモータ発電機９で発電して電力供給装置１０に電力の供給を行う構成になっている。

実施例１は、給電器とリニアモータ発電機の併用により、より効率的な給電が可能となるため、充電器は従来のものより小型化することが出来る。

図３は、リニアモータ発電機９の構成の別の実施例を示す。図３ではガイドレール８とは別に着磁をしたリニアモータ専用レール１４を設け、エレベータ乗りかごにリニアモータ専用レール１４を挟むように取り付けたコイル取付板９Ａとリニアモータコイル９Ｂからなるリニアモータ発電機９で発電する構成になっている。この実施例の特徴は、リニアモータ専用レールの幅や厚みを自由に設計できるので、リニアモータ発電機の形状や発電容量の設計の自由度が増す点にある。
〔着磁〕
ここで、リニアモータの界磁部は、モータの極数と同じ数で、かつ。高価な希土類磁石からなる永久磁石を用いているため、リニアモータ全体の部品コストが高くなる。また、界磁ヨークに永久磁石を接着等により固定する過程において、モータの極数と同じ数の永久磁石を、界磁ヨーク上に等間隔に固定しなければならないため、磁石の固定における位置決め作業が面倒であると同時に、特に、モータの極数が増えると、永久磁石の組立工数が増え、組立コストが高くなる。また、着磁作業については、永久磁石の長手方向の幅と磁石ピッチなどの配置に合わせた専用の着磁ヨークが必要であり、そのために永久磁石と着磁ヨークの位置決めを精密に行なわなければならず面倒であった。さらに、着磁作業において、永久磁石と着磁ヨーク間の距離並びに長手方向に位置決めが不十分であると、永久磁石を均一に着磁することができなくなり、その結果、リニアモータの界磁部の発生磁界がばらつき、モータ性能に悪影響を及ぼしていた
従って、ガイドレール８またはリニアモータ専用レール１４への着磁は必要最低限の領域に施すのが製造コストのうえからみて重要である。

レールへの着磁は、レールの最上フロアから最下フロアまで全体に着磁する構成方法もある。一方、リニアモータ発電機はエレベータ乗りかご６が十分な速度で走行していないと、発電電力量がエレベータ乗りかご内の電力を必要とする機器に供給するのに必要な電圧に達しないので、エレベータ乗りかご６の速度は低速となる最上フロア付近や最下フロア付近は十分な発電電力量が得られない。

従って、エレベーターにおけるレールへの着磁は、基本的には図４Ａに示すように、少なくともエレベータ乗りかご速度が０、すなわちリニアモータ発電機の起電力が０であるレールの最上フロアおよび最下フロア付近の着磁を行わないことにより、レールへの着磁するコストを抑えることが適当である。ここでＭは着磁領域を表す。着磁領域は、リニアモータ発電機の起電力が必要十分な大きさになるエレベータ乗りかご速度が得られる領域とする。この領域は各エレベーター仕様によって異なるため、これに合わせてその都度設定する必要がある。

停止フロア付近の着磁については、図４Ｂに示すように、各フロアへの停止の頻度等を考慮して通過することの多い通常あまり使用しないフロア付近は着磁を行ってリニアモータ発電機の起電力を確保するようにしてもよい。

また、図４Ｃに示すように、各停止フロア付近もエレベータ乗りかごの速度は低速または速度０になるため、各停止フロア付近も着磁を行わないことにより、さらに着磁コストを抑えることができる。

これらの設定は、低層フロア用エレベータでは効果がめだたないが、近年増加している１００階を越えるような超高層ビル、超々高層ビル等においては、コスト低減のために極めて有効である。
〔速度〕
通常、エレベータの昇降速度は、停止フロアから加速され各フロアの間で定速走行に移行し、次の停止フロアまでに減速して停止するように制御される。従って、定速走行速度において、エレベータ乗りかごへの給電に十分な起電力を得られるように、発電用リニアモータコイルの巻き数、配置密度等のリニアモータの仕様を決定する。前述した超高層ビル、超々高層ビル等においては、エレベータ乗かごの昇降速度も高いため、本発明のリニアモータ発電機の発電効率が一層効果的に利用される。

１ エレベータ制御装置
２ 駆動電動機
３ 駆動電動機への給電線
４ シーブ
５ ロープ
６ エレベータ乗りかご
７ つり合いおもり
８ ガイドレール
９ リニアモータ発電機
１０ エレベータ乗りかご電力供給装置
１１ 受電側給電器
１２ 送電側給電器
１３ 蓄電池
１４ リニアモータ専用レール

Claims (6)

1. 設置された駆動電動機によってエレベータ乗かごをガイドレールに沿って昇降駆動するエレベータにおける、エレベータ乗かごの運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、前記エレベータ乗かごと停止フロアとの間で電力を給電する電力供給装置と、前記発電機及び電力供給装置からの電力を蓄える蓄電池を有する電力供給装置と、前記蓄電池を充電する充電器と、前記電力供給装置の電力を交流電力に変換するインバータを備え、前記インバータから前記電力供給装置の発電機または電力供給装置もしくは蓄電池の電力を前記乗かご内の負荷に供給するエレベータ乗かごの電力供給装置を提供し、前記発電機にリニアモータ発電機を使用したことを特徴とするエレベータ乗かごの電力供給装置。
2. 請求項１に記載されたエレベータ乗かごの電力供給装置において、着磁したエレベータの前記ガイドレールと、前記エレベータ乗りかごに取り付けたリニアモータコイルから前記リニアモータ発電機を構成することを特徴とするエレベータ乗かごの電力供給装置。
3. 請求項１において、前記ガイドレールとは別に設けた着磁したリニアモータ専用レールと、前記エレベータ乗りかごに取り付けた前記リニアモータコイルからリニアモータ発電機を構成することを特徴とするエレベータ乗かごの電力供給装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載されたエレベータ乗かごの電力供給装置において、少なくとも各フロアの間の前記ガイドレールまたはリニアモータ専用レールを着磁することを特徴とするエレベータ乗かごの電力供給装置。
5. 請求項４において、各フロア付近における前記ガイドレールまたはリニアモータ専用レールを選択的に着磁することを特徴とする、エレベータ乗かごの電力供給装置。
6. 請求項４において、各フロア付近における前記ガイドレールまたはリニアモータ専用レールを着磁しないことを特徴とする、エレベータ乗かごの電力供給装置。

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