JP2736176B2 - リニアモータ駆動エレベータの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】この発明は、リニアモータを駆動
装置として用い、縦横自在に走行可能な自走式エレベー
タの乗りかごを同一走行路内に複数台同時に走行させる
ためのリニアモータ駆動エレベータの制御装置に関す
る。

【０００３】

【従来の技術】従来から広く用いられているエレベータ
は、油圧プランジャを用いて乗りかごを昇降させる油圧
式エレベータや比較的小容量域に使用される巻胴式エレ
ベータを除いて、その大半が、乗りかごと釣合重りをロ
ープでつるべ状に結合した方式であり、１つの昇降路に
１つの乗りかごを配置している。

【０００４】このつるべ状のエレベータは、図９に示す
ように昇降路中に乗りかご１と釣合重り２を、それぞれ
案内用レール（ガイドレール）３，４を設けてその間に
配置し、昇降路上部の機械室に設置された巻き上げ機５
のシーブ６やそらせシーブ７などを介して、ロープ８で
両者をつるべ状に結合する構成である。そして、近年で
は、駆動用電動機として三相誘導電動機、制御装置には
マイクロプロセッサを搭載したインバータ装置が広く用
いられている。

【０００５】このようなつるべ状のエレベータの制御装
置では、乗りかご１を走行させるのに機械による走行損
失を除けば、釣合重り２との不平衡荷重分の駆動力があ
ればよいので、駆動装置および制御装置の容量が小さく
て済む特長を有し、さらに従来から広く利用されてきて
いる方式であるために性能面、安全面で技術が確立さ
れ、信頼性がある。

【０００６】ところが、近年、将来的な見通してとし
て、超高層ビルなどの要求に答えるための新しいシステ
ムの考え方が種々提案されるようになっている。その一
つである従来の新システムの考え方は、ロープを用いず
に、乗りかご自体が走行する自走式エレベータであり、
上下方向のみならず、水平方向にも走行可能な構成を備
えた縦横自在走行エレベータの構想である。

【０００７】この自走式エレベータシステムの構想は、
従来の１昇降路１乗りかごの既成概念を打破するもので
あり、１昇降路に複数台の乗りかごを走行させることが
可能な革新的な技術として注目されつつある。

【０００８】図２はそのような縦横走行自在の自走式エ
レベータのシステム構成（上記文献中のシステム構成図
を再掲したもの）を示しており、複数台の乗りかご９に
リニアモータ二次導体１０を設置し、昇降路に設けられ
たリニアモータ一次コイル１１との間の磁気力によって
駆動推力を得るようにしている。そして、安全装置とし
て、ブレーキ１２や乗りかご９相互の衝突による衝撃を
緩和するための緩衝機１３、さらには連結走行を行うた
めに、緩衝機１３の内部または下部に設けられた超電導
磁石１４を備えている。

【０００９】また、最上階には、吊り下げ機１５と水平
走行用可動式プレート１６が設置され、最下階には、同
じく油圧ジャッキ１７が設置され、１昇降路に複数台の
乗りかごを走行可能としている。

【００１０】そして、このようなリニアモータ駆動の自
走式エレベータの走行制御のために各乗りかごに電源を
供給するための制御装置としては、図１０に示す構成の
ものが提案されている。

【００１１】この図１０のリニアモータ駆動エレベータ
の制御装置では、昇降路Ａ〜Ｚ各々に設置された一次コ
イル３１を１〜Ｘの複数の区間に分割し、各昇降路ｉご
との各区間ｊごとに電源供給制御をなす制御装置３２を
設け、さらに制御装置３２ごとに乗りかご１〜ｙ分の区
間選択切り換え器３３を設けている。そして、いずれか
の乗りかごｋがいずれかの昇降路ｉの分割区間ｊを走行
する際には、ｉｊ区間の制御装置３２によってｉｊｋの
区間選択切り換え器３３を動作させてｊｋの一次コイル
３１に給電し、ｋの乗りかごを推進させるようにしてい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
提案のリニアモータ駆動エレベータの制御装置では、区
間ごとに電源を供給するための制御装置３２が備えられ
ているために、昇降路数や昇降路長が大きくなるに連れ
て、膨大な数の制御装置３２が必要となり、これらの各
々の制御装置に電源線を接続するとなると、主回路電線
の量も膨大なものとなり、装置の巨大化が避けられない
問題点があった。

【００１３】この発明は、このような従来からの考察に
基づいてなされたもので、装置を巨大化させることな
く、縦横に走行可能なエレベータの乗りかごを１走行路
内に複数台同時に走行させるのに適した電源供給を行う
ことができるリニアモータ駆動エレベータの制御装置を
提供することを目的とする。

【００１４】［発明の構成］

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明のリニアモータ
駆動エレベータの制御装置は、建物に設けられた走行路
に沿って設けられた多相交流リニアモータの一次コイル
と、前記走行路に配置された複数台の乗りかごと、前記
乗りかごごとに設置されたリニアモータの二次導体と、
前記複数の乗りかごごとに、その走行位置と対応させて
前記一次コイルに対する電源供給を制御するための電源
供給制御装置とを備え、前記一次コイルと各乗りかごの
二次導体との間で推力を発生し、乗りかご各々を走行さ
せるようにしたものである。

【００１６】また、前記リニアモータの一次コイルを複
数の区間に分割し、分割した区間ごとに、各乗りかごの
電源供給制御装置から電源を選択切り換えして供給する
ための区間選択切り換え手段を設けるようにすることが
できる。

【００１７】

【作用】この発明のリニアモータ駆動エレベータの制御
装置では、複数台の乗りかごそれぞれに対応する電源供
給制御装置からリニアモータの一次コイルに対する電源
供給を制御することにより、自分の受け持つ乗りかご各
々の走行を制御することができる。

【００１８】そして、この場合には、走行路が複数あ
り、電源供給制御装置の受け持つべき乗りかごがどの走
行路に存在していようとも、自分の受け持つべき乗りか
ごの存在する走行路の一次コイルに対する電源供給を制
御することにより、乗りかごの走行を制御することがで
きる。

【００１９】また、リニアモータの一次コイルを複数の
区間に分割し、分割区間ごとに各乗りかごの電源供給制
御装置から電源を選択切り換えして供給するように区間
選択切り換え手段を備えることにより、分割区間ごと
に、乗りかごごとに自分の電源供給制御装置から電源供
給を受けて推力を得ることができる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。

【００２１】図１はこの発明の一実施例を示すものであ
り、複数の昇降路Ａ〜Ｚに複数の乗りかご（１号機〜Ｘ
号機）を走行させるシステム例を示している。

【００２２】図中、３１は駆動用リニアモータの昇降路
一次コイルであり、各昇降路Ａ〜Ｚごとに、その全昇降
行程の長さに応じて複数の区間ａ〜ｙに分割されて設置
されている。このようにして一次コイル３１を複数の区
間に分割する理由は、昇降路長全体に渡るようにするな
らば長大なコイルとなるが、現状ではそのような長大な
コイルは損失が大きく、システム全体の経済性が損なわ
れるためである。

【００２３】図中、３２は駆動電源供給用の制御装置で
あり、乗りかご１〜Ｘの台数に対応して設置されてい
る。また、３３は各制御装置３２から各区間コイル３１
に駆動電源を供給するための区間選択切り換え器であ
る。

【００２４】このようにして、各区間コイル３１には乗
りかご台数分の区間選択切り換え器３３が接続可能であ
り、例えば、１号機の乗りかごの制御装置３２は、１号
機の乗りかごが存在する区間の区間選択切り換え器３３
を選択して区間コイル３１に駆動電源を供給し、乗りか
ごの進行方向に応じて区間選択切り換え器３３を順次選
択して行くことによって、乗りかごを推進させることが
できる。

【００２５】つまり、１号機の乗りかごがＡ昇降路のａ
区間に存在しているとすれば、１号機の乗りかごの制御
装置３２はまず１Ａａの区間選択切り換え器３３を選択
し、乗りかごがＡ昇降路のｂ区間に移行すると、１Ａｂ
の区間選択切り換え器３３を選択するようにして推進し
ていくのである。

【００２６】次に、上記のようなシステムにおいて、区
間コイルと区間選択切り換え器の詳しい構成について説
明する。

【００２７】図３は区間コイル３１と区間選択切り換え
器３３の具体的な構成を示しており、１昇降路に１台の
電源供給制御装置から駆動電源が供給される構成を示し
ている。図３では、図１で示したａ，ｂ，……，ｙの区
間コイル３１各々をさらに２分割し、ａＡ，ａＢ，ｂ
Ａ，ｂＡ，……，ｙＡ，ｙＢのように交互に配置してい
る。

【００２８】各区間コイル３１には、区間選択切り換え
器３３が接続されるが、Ａコイル，Ｂコイルそれぞれの
グループには、同一制御装置の異なる系統、Ａ区間供給
用、Ｂ区間供給用各々から駆動電源が供給されるように
構成されている。

【００２９】各区間コイル３１には、鉄道システムにお
ける閉塞区間に相当する考えに基づき、その区間内に１
つの乗りかごの占有が許されるシステムとする。したが
って、コイル区間長が長すぎると、リニアモータの損失
増大のみならず、乗りかご相互の間隔が規制される問題
が生ずる。そこで、区間長は、最低、乗りかご１台分よ
りもやや長めに設定するのが効率的であるが、あまり短
すぎると区間選択切り換え器３３の設置数が増大する問
題があり、好ましい例として、停止階の階間距離程度と
して、各階に別々の乗りかごが停止できるように設置す
ることができる。

【００３０】この図３の区間コイル３１および区間選択
切り換え器３３の例では、乗りかごが現在、ａＡ区間に
存在し、ａＢ区間に向けて上昇する場合には、まずａＡ
区間に駆動電源を供給し、乗りかごがａＢ区間に入る前
にａＢ区間への電源供給を開始する。そして、乗りかご
がａＡ区間およびａＢ区間をまたがって走行する期間
は、両区間への電源供給を継続し、乗りかごが完全にａ
Ｂ区間に入った時点で、ａＡ区間への電源供給を断ち、
同様に、今度は、ｂＡ区間への電源供給を開始する。そ
して、この操作の繰り返しによって、乗りかごを所定の
方向に駆動する。逆方向への運転の場合には、上記と逆
の順序で給電の切り換えを行う。

【００３１】このように区間コイル３１と区間選択切り
換え器３３を構成することにより、乗りかごの運転を円
滑に行うことができ、適切な区間長に設定されたコイル
は、損失を増大させることなく、順次、駆動電源供給の
切り換えを行うことができる。

【００３２】次に、区間選択切り換え器３３の具体的な
構成例について説明する。

【００３３】区間コイル３１は、大推力を得るための交
流リニアモータとする場合、代表的な例として三相交流
のような多相交流が用いられる。したがって、区間選択
切り換え器３３も三相電源を投入、遮断することができ
る仕様のものである必要がある。

【００３４】図４はこのような区間選択切り換え器３３
の一例として、三相交流接触器を用いた例を示してお
り、図１に示した各制御装置３２からの選択指令３４に
よって、接触器３５のコイルを制御して開閉を行うよう
にしている。

【００３５】このように構成することにより、各制御装
置３２から該当する区間コイル３１を受け持つ接触器３
５を選択指令３４によって動作させ、区間コイル３１に
電源を供給し、またその電源の遮断を行うことができ
る。

【００３６】図５は交流接触器３５に代えて、三相逆並
列に構成されたサイリスタのような自然転流素子の半導
体スイッチ３６を用いて区間選択切り換え器３３を構成
した例を示している。

【００３７】この場合には、各制御装置３２からの選択
指令３４を受けて、ゲート回路３７がスイッチ３６に点
弧信号を出力する。この選択指令３４は、各区間コイル
３１に対して駆動電源を供給したい期間のみ出力され、
選択指令３４が解除されると、スイッチ３６はオフ状態
となる。なお、この場合、自然転流素子を用いていて
も、交流逆電圧が印加された時点で自動的に消弧状態と
なるものとする。

【００３８】ここで、電源供給制御装置３２は昇降路か
ら離れた居室に設置されるが、区間選択切り換え器３３
は昇降路において各区間コイル３１の近くに設置する構
成とする。なぜならば、区間選択切り換え器３３をも制
御装置３２と同様に居室に設置することにすれば、区間
選択切り換え器３３から各区間コイル３１まで多数の駆
動電源供給用主回路電線を架設しなければならなくな
り、電線量が膨大なものとなるが、上記のように、昇降
路の各コイル３１の近くに設置するならば、区間選択切
り換え器３３の入力用電線を昇降路の最上部から最下部
まで架設し、区間選択切り換え器３３では各近接位置か
ら分岐するように配線することにより、主回路電線の量
を大幅に削減できることになるからである。

【００３９】なお、分岐は他の昇降路へも可能であり、
そのようにすれば、上下方向の主回路電線は、図３のよ
うに駆動電源供給の分割を考慮した乗りかご台数分で済
むことになる。

【００４０】ここで、図４のように昇降路に交流接触器
を設けることにより、昇降炉内での開閉音が問題となる
ことがありうるが、図５のように半導体スイッチにより
区間選択切り換え器を構成する場合には、騒音問題は解
消される。なお、この図５の構成では、この三相の各相
にサイリスタスイッチを配置しているが、三相のうちの
一相は各コイル３１に常に接続された状態でもよいの
で、一相分の素子を省略することができる。

【００４１】図６、図７はそれぞれ、この発明の他の実
施例を示しており、特に区間コイル３１の構成を変更し
た例である。この図６の場合には、区間コイル３１の配
置を２分割から３分割に変更し、図７の場合には、さら
に３分割の区間コイル３１を２列にして一部互いにオー
バーラップするように配置した実施例である。

【００４２】これらのいずれの実施例であっても、連続
したＡ，Ｂ，Ｃ区間のコイル各１区間ずつに駆動電源を
供給するようにしており、ａＡ＋ａＢ＋ａＣ→ａＢ＋ａ
Ｃ＋ｂＡ→ａＣ＋ｂＡ＋ｂＢ→ｂＡ＋ｂＢ＋ｂＣ→・・
・と順次電源供給区間をずらすように制御して乗りかご
に推力を与える。

【００４３】そして、図６の構成では、区間コイル３１
の切り換えに時間的な余裕を設定することができ、乗り
かごが高速走行する場合に有効である。また、図７の場
合には、縦１列のリニアモータ推力は１／２ずつの分担
になり、各コイル間を乗りかごが走行する際の両側のコ
イルの推力不均衡による外乱を１／２に軽減することも
でき、走行性能を改善することができる。

【００４４】次に、駆動電源供給用制御装置３２の構成
例について説明する。

【００４５】リニアモータの構成としては、ＬＳＭ方式
が有望であるが、一次コイルに超電導巻き線を使用した
構成にすることにより、リニア誘導電動機（ＬＩＭ）方
式とすることも可能であり、この場合には、乗りかごの
二次導体は永久磁石に代えて誘導板を用いた簡単な構成
とすることができるようになる。

【００４６】そして、いずれの場合にも、三相巻き線コ
イルで構成する一次コイルには可変電圧・可変周波数の
駆動電源を供給して、乗りかごの速度制御を行う必要が
ある。そのための駆動電源供給用制御装置３２は、図８
に示すような構成となる。

【００４７】この図８の駆動電源供給用制御装置３２
は、図３、図６、図７それぞれに示した区間コイル３１
に駆動電源を供給するための電圧型インバータを備えた
制御装置であり、ビルの交流電源を直流電源に変換する
コンバータ装置（ＣＯＮＶ）３８と、図３ではＡ，Ｂ区
間、図６および図７ではＡ，Ｂ，Ｃ区間それぞれに駆動
電源を供給するインバータ装置（ＩＮＶ）３９Ａ，３９
Ｂ，３９Ｃ、直流回路に設置された平滑コンデンサ４０
から構成されている。

【００４８】インバータ装置３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ
は、例えば、大電力トランジスタやＧＴＯなどの自己消
弧素子を用いた正弦波ＰＷＭインバータで構成される。
コンバータ装置３８についても、同等な構成の装置を用
いることができ、そのような構成のものを用いることに
より、リニアモータの回生運転エネルギを交流電源に回
生でき、かつ、電源力率や高調波の改善が可能となる。

【００４９】なお、図中、４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃそれ
ぞれは、インバータ装置３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃの出力
端に設置された波形整形用のフィルタ回路であり、例え
ば、図のようにリアクトルＬとコンデンサＣとで構成し
た共振形フィルタが有効である。

【００５０】このような構成の駆動電源供給用制御装置
３２では、コンバータ装置３８から供給される直流電源
をインバータ装置３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃが基本的には
同一モードで制御され、区間選択切り換え器３３の切り
換え作用により接続される区間コイル３１に対して必要
な電力を供給することができる。

【００５１】ここで、このようなコンバータ装置と複数
台のインバータ装置によって構成される制御装置３２を
用いる場合に、その出力をＡ，ＢまたはＡ，Ｂ，Ｃの複
数端に分割して同時に複数の区間コイル３１に供給する
理由は、１つの出力では切り換え器３３の操作時に区間
コイル３１の接続が変更されることにより発生する負荷
変動がリニアモータ推力に対し大きな外乱となって作用
し、乗りかごの走行性能を悪化させるので、それを防止
する必要があるからである。

【００５２】また、フィルタ回路４１Ａ，４１Ｂ，４１
Ｃは、図５に示した半導体スイッチ３６を自然転流形の
サイリスタで構成する場合に有効である。つまり、ＰＷ
Ｍ制御された櫛状のままの出力電圧では、原理的に自然
転流形サイリスタのオン、オフによる区間コイル３１へ
の駆動電源供給は不可能であり、出力電圧を正弦波形に
近づけることができるこれらのフィルタが有効になので
ある。同時に、ＰＷＭ制御によって磁気騒音も大幅に低
減できる。

【００５３】なお、上記の電源供給用制御装置３２は、
電圧形インバータ装置を用いているが、これは、電圧形
インバータ装置は、コンバータ装置と独立して同一の直
流電源に対して複数のインバータ装置を設置して制御す
ることが容易であるためである。しかしながら、このよ
うな実施例に限定されることはなく、図８に示したＡ，
Ｂ，Ｃ区間用のインバータ装置を全く独立した構成と
し、それぞれを電流形インバータ装置で構成するように
してもよく、さらには、その他の可変電圧、可変周波数
制御装置を使用するようにしてもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、各乗り
かごに供給する電源の制御装置を乗りかごごとに設けて
いるために、昇降路数が増大しても、またコイル区間が
増大しても各乗りかごに電源を供給する制御装置の数を
増加させなくても済み、コイル区間ごとに電源供給用の
制御装置を設置する場合に比べて、大がかりな制御装置
の台数を削減することができ、また、比較的小形となる
区間選択切り換え手段は半導体化することにより各区間
コイル付近の走行路に設置することができるようにな
り、各区間コイルごとに電源供給用制御装置を設ける場
合に比べて、駆動電源供給用の主回路電線も大幅に削減
することができ、装置の大形化を防ぐことができると共
に、全体的なコストを低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のシステム構成図。

【図２】一般的なリニアモータ駆動エレベータのシステ
ム構成図。

【図３】上記実施例における区間コイル、電源供給用制
御装置および区間選択切り換え器の具体的な構成を示す
ブロック図。

【図４】上記実施例における区間選択切り換え器の回路
構成の一例を示す回路図。

【図５】上記実施例における区間選択切り換え器の回路
構成の他の一例を示す回路図。

【図６】上記実施例における区間コイル、電源供給用制
御装置および区間選択切り換え器の具体的な構成の他の
一例を示すブロック図。

【図７】上記実施例における区間コイル、電源供給用制
御装置および区間選択切り換え器の具体的な構成のさら
に他の一例を示すブロック図。

【図８】上記実施例における電源供給用制御装置の具体
的な構成を示す回路図。

【図９】従来例を示すブロック図。

【図１０】リニア駆動エレベータの制御装置の従来例を
示すブロック図。

【符号の説明】

９…乗りかご １０…二次導体 ３１…区間コイル ３２…電源供給
用制御装置 ３３…区間選択切り換え器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物に形成された走行路に沿って設けら
   れた多相交流リニアモータの一次コイルと、前記走行路
   に配置された複数台の乗りかごと、前記乗りかごごとに
   設置されたリニアモータの二次導体と、前記乗りかごご
   とに、その走行位置と対応させて前記一次コイルに対す
   る電源供給を制御するための電源供給制御装置とを備
   え、前記一次コイルと各乗りかごの二次導体との間で推
   力を発生し、乗りかご各々を走行させるようにして成る
   リニアモータ駆動エレベータの制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のリニアモータ駆動エレ
   ベータの制御装置において、リニアモータの一次コイル
   を複数の区間に分割し、分割した区間ごとに、各乗りか
   ごの電源供給制御装置から電源を選択切り換えして前記
   一次コイルに供給するための区間選択切り換え手段を設
   けたもの。