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1、(10)申请公布号 CN 104229585 A (43)申请公布日 2014.12.24 CN 104229585 A (21)申请号 201410258022.8 (22)申请日 2014.06.11 2013-123781 2013.06.12 JP B66B 5/02(2006.01) B66B 1/30(2006.01) B66B 1/36(2006.01) (71)申请人 株式会社日立制作所 地址 日本东京都 (72)发明人 吉元慎治 田子雅弘 深田裕纪 高山直树 鸟谷部润 金田宽典 照沼智明 村田慎平 星野孝道 山下幸一 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11。
2、021 代理人 洪秀川 (54) 发明名称 电梯的防乘客被困装置以及电梯的防乘客被 困方法 (57) 摘要 本发明提供一种电梯的防乘客被困装置， 其 具有 ： 永磁式同步电动机 ； 调速器 ； 第一旋转编码 器， 其与永磁式同步电动机连接， 用于输出与三相 的磁极位置相对应的第一脉冲串 ； 第二旋转编码 器， 其与所述调速器连接， 用于输出与旋转角度相 对应的第二脉冲串 ； 控制部分， 其用于运算转矩 和相位角 ； 以及功率转换器， 其用于向所述永磁 式同步电动机供给三相交流， 所述三相交流具有 基于所述转矩的电压以及基于所述第一脉冲串的 相位， 在所述第一旋转编码器正常启动时， 所述控 制部。
3、分使所述第一脉冲串与所述第二脉冲串相对 应， 在所述第一旋转编码器发生了故障时， 所述控 制部分根据所述第二脉冲串来运算所述永磁式同 步电动机的磁极位置。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104229585 A CN 104229585 A 1/2 页 2 1. 一种电梯的防乘客被困装置， 其特征在于， 该电梯的防乘客被困装置具有 ： 永磁式同步电动机 ； 调速器 ； 第一旋转编码器， 其与所述永磁式同步电动机。
4、连接， 输出与三相的磁极位置相对应的 第一脉冲串 ； 第二旋转编码器， 其与所述调速器连接， 输出与旋转角度相对应的第二脉冲串 ； 控制部分， 其运算与速度指令和速度反馈信号之间的偏差相对应的转矩以及基于所述 第一脉冲串的相位角 ； 以及 功率转换器， 其用于向所述永磁式同步电动机供给三相交流， 所述三相交流具有基于 所述转矩的电压以及基于所述第一脉冲串的相位， 在所述第一旋转编码器正常启动时， 所述控制部分使所述第一脉冲串与所述第二脉冲 串相对应， 在所述第一旋转编码器发生了故障时， 所述控制部分根据所述第二脉冲串来运 算所述永磁式同步电动机的磁极位置。 2. 根据权利要求 1 所述的电梯的。
5、防乘客被困装置， 其特征在于， 所述控制部分具备磁极位置运算部分、 速度控制部分以及电流控制部分， 所述磁极位置运算部分根据由所述第一旋转编码器输出的所述第一脉冲串来运算所 述永磁式同步电动机的相位角， 所述速度控制部分输出与速度指令和速度反馈信号之间的偏差相对应的转矩指令， 所述电流控制部分相对于所述转矩指令而输出与电流反馈信号和所述相位角相对应 的电压指令， 在所述第一旋转编码器正常启动时， 所述磁极位置运算部分使所述第一脉冲串与所述 第二脉冲串相对应， 在所述第一旋转编码器发生了故障时， 所述磁极位置运算部分根据所 述第二脉冲串来运算所述永磁式同步电动机的磁极位置。 3. 根据权利要求 。
6、2 所述的电梯的防乘客被困装置， 其特征在于， 在所述第一旋转编码器正常启动时， 所述磁极位置运算部分根据所述第一脉冲串的三 相之间的相互关系将所述第一脉冲串分解为规定数目的磁极位置模式， 并使所述磁极位置 模式与所述第二脉冲串相对应， 在所述第一旋转编码器发生了故障时， 所述磁极位置运算 部分根据所述第二脉冲串来推测所述磁极位置模式。 4. 根据权利要求 3 所述的电梯的防乘客被困装置， 其特征在于， 在所述第一旋转编码器正常启动时， 所述磁极位置运算部分根据所述第一脉冲串的三 相之间的相互关系将所述第一脉冲串分解为六个磁极位置模式， 并使所述六个磁极位置模 式与所述第二脉冲串相对应， 在所。
7、述第一旋转编码器发生了故障时， 所述磁极位置运算部 分将所述第二脉冲串的规定期间的脉冲数除以所述分解得到的一个磁极位置模式的脉冲 数， 由此来推测所述磁极位置模式。 5. 一种电梯的防乘客被困方法， 其特征在于， 该电梯的防乘客被困方法是具备永磁式同步电动机、 调速器、 第一旋转编码器、 第二 旋转编码器、 控制部分以及功率转换器的电梯的防乘客被困装置中的电梯的防乘客被困方 法， 所述第一旋转编码器与所述永磁式同步电动机连接， 用于输出与三相的磁极位置相对 权 利 要 求 书 CN 104229585 A 2 2/2 页 3 应的第一脉冲串， 所述第二旋转编码器与所述调速器连接， 用于输出与旋。
8、转角度相对应的 第二脉冲串， 所述控制部分用于运算与速度指令和速度反馈信号之间的偏差相对应的转矩 指令以及基于所述第一脉冲串的相位角， 所述功率转换器用于向所述永磁式同步电动机供 给三相交流， 所述三相交流具有基于所述转矩指令的电压以及基于所述第一脉冲串的相 位， 该电梯的防乘客被困方法包含第一步骤和第二步骤， 在第一步骤中， 在所述第一旋转编码器正常启动时， 所述控制部分使所述第一脉冲串 与所述第二脉冲串相对应， 在第二步骤中， 在所述第一旋转编码器发生了故障时， 所述控制部分根据所述第二脉 冲串来运算所述永磁式同步电动机的磁极位置。 权 利 要 求 书 CN 104229585 A 3 1。
9、/5 页 4 电梯的防乘客被困装置以及电梯的防乘客被困方法 技术领域 0001 本发明涉及电梯的防乘客被困装置以及电梯的防乘客被困方法， 适用于防止在磁 极位置检测用旋转编码器发生了故障时发生乘客被关闭在电梯内的事故的电梯的防乘客 被困装置以及电梯的防乘客被困方法。 背景技术 0002 在现有技术中， 在电梯发生了故障时， 通过使电梯轿厢运行来救出被关闭在电梯 轿厢内的乘客。 0003 例如在专利文献 1 中公开了一种技术， 即， 在发生了乘客因电梯故障而被关闭在 电梯轿厢内的事故时， 通过释放机械式制动器， 将电梯轿厢移动到最近的楼层， 由此来救出 乘客。具体来说， 在专利文献 1 中公开了。
10、一种电梯， 其使用螺旋齿轮和无齿轮方式的电动 机， 在释放机械式的制动器后， 利用电梯轿厢侧和平衡重侧的微小的重量差使电梯轿厢朝 重量较重的一侧移动。 0004 利用这一技术， 维修技术人员通过对开关进行接通 / 断开操作而使制动器进行吸 引或者释放制动器， 由此使电梯轿厢移动到能够救出被关闭在电梯轿厢内的乘客的位置。 此外， 采用通过永磁式同步电动机的三相输出阻抗来对输出进行短路的方法使电梯轿厢移 动到能够救出乘客的位置。 0005 在先技术文献 0006 专利文献 0007 专利文献 1 ： 日本特开 2000-143115 号公报 0008 可是， 在上述专利文献1中， 通过维修技术人员。
11、对开关进行接通/断开操作而使制 动器进行吸引或者释放制动器， 或者在使用永磁式同步电动机的电梯中通过相同的阻抗使 输出短路。 在这些方式中， 若电梯轿厢侧和平衡重侧的微小的重量差小， 则存在电梯轿厢的 移动速度慢， 救出乘客所需的时间长这一问题。 此外， 在电梯轿厢和平衡重之间的重量差小 于行驶阻力时， 则无法使电梯轿厢移动， 在这一状态下， 为了获得适当的速度， 需要采取任 意方法来增大该重量差的装置。 另外， 在需要维修技术人员进行救出作业的场合， 必须要等 到维修技术人员到达现场并进行安全确认后才能进行救出作业， 因此存在需要花费很长的 时间才能救出电梯内乘客的问题。 发明内容 0009。
12、 本发明是鉴于上述问题而作出的， 本发明的目的在于提供电梯的防乘客被困装置 以及电梯的防乘客被困方法， 其在电梯发生了故障时通过推测永磁式同步电动机的磁极位 置， 能够安全并且迅速地使电梯移动到最近的楼层。 0010 解决方案 0011 本发明提供一种电梯的防乘客被困装置， 其特征在于， 该电梯的防乘客被困装置 具有具有 ： 永磁式同步电动机 ； 调速器 ； 第一旋转编码器， 其与永磁式同步电动机连接， 用 说 明 书 CN 104229585 A 4 2/5 页 5 于输出与三相的磁极位置相对应的第一脉冲串 ； 第二旋转编码器， 其与所述调速器连接， 用 于输出与旋转角度相对应的第二脉冲串 。
13、； 控制部分， 其用于运算与速度指令和速度反馈信 号之间的偏差相对应的转矩以及基于所述第一脉冲串的相位角 ； 以及功率转换器， 其用于 向所述永磁式同步电动机供给三相交流， 所述三相交流具有基于所述转矩的电压以及基于 所述第一脉冲串的相位， 在第一旋转编码器正常启动时， 所述控制部分使所述第一脉冲串 与所述第二脉冲串相对应， 在所述第一旋转编码器发生了故障时， 所述控制部分根据所述 第二脉冲串来运算所述永磁式同步电动机的磁极位置。 0012 根据上述结构， 在第一旋转编码器正常启动时， 使第一脉冲串与第二脉冲串相对 应， 在第一旋转编码器发生了故障时， 根据所述第二脉冲串来运算所述永磁式同步电。
14、动机 的磁极位置。 也就是说， 在用于检测磁极位置的旋转编码器发生了故障时， 根据设置在调速 器上的轿厢位置检测用的旋转编码器的信号来推算出磁极位置， 以此来算出相位角。 由此， 在用于检测磁极位置的旋转编码器发生了故障时， 通过将轿厢位置检测用的旋转编码器作 为备份编码器进行使用， 推测永磁式同步电动机的磁极位置， 并驱动永磁式同步电动机， 使 电梯移动到最近的楼层， 由此能够安全地救出乘客， 能够避免乘客被关闭在电梯轿厢内。 0013 发明效果 0014 根据本发明， 在电梯发生了故障时， 通过推测永磁式同步电动机的磁极位置， 能够 安全并且迅速地使电梯移动到最近的楼层， 能够救出电梯轿厢。
15、内的乘客。 附图说明 0015 图 1 是表示本发明的一实施方式所涉及的电梯的防乘客被困装置的结构的框图。 0016 图 2 是表示该实施方式所涉及的输出脉冲和线间感应电压的一例的说明图。 0017 附图标记说明 0018 1 功率转换器 0019 2 电流检测器 0020 3 平衡重 0021 4 吊索 0022 5 电梯轿厢 0023 8 调速器 0024 9 轿厢位置检测用旋转编码器 0025 10 磁极位置检测用旋转编码器 0026 11 永磁式同步电动机 0027 12 磁极位置运算部分 0028 13 速度控制部分 0029 14 电流控制部分 0030 15 微型计算机 具体实施。
16、方式 0031 以下， 参照附图对本发明的一实施方式进行详细说明。 0032 (1) 电梯的防乘客被困装置 说 明 书 CN 104229585 A 5 3/5 页 6 0033 首先参照图 1 对电梯的防乘客被困装置的结构进行说明。在以下的说明中， 以检 测电梯磁极位置用的旋转编码器 (Rotary Encoder) 发生了故障的场合为例对电梯的防乘 客被困装置进行说明。在本实施方式中， 通过使用磁极位置检测用的旋转编码器 10 和轿厢 位置检测用的旋转编码器 9 来防止乘客被关闭在电梯轿厢内的事故发生。 0034 如图 1 所示， 为了掌握作为电梯用电动机的永磁式同步电动机 11 的磁极位。
17、置， 在 永磁式同步电动机11的旋转轴设置有磁极位置检测用的旋转编码器10。 此外， 为了检测电 梯轿厢的位置和速度， 在调速器 8 的旋转轴设置有轿厢位置检测用的旋转编码器 9。 0035 调速器 8 被用作电梯的安全装置， 在电梯轿厢的速度达到预先设定的规定速度以 上时， 调速器 8 动作， 强制地使电梯停止。例如， 在电梯的吊索发生了断裂等紧急情况时， 通 过夹住调速器绳索而使紧急制动装置动作， 以此对电梯轿厢进行紧急制动。此外， 调速器 8 还可以作为电梯的终端楼层强制减速装置来使用。此时， 通过安装在调速器 8 上的终端楼 层减速装置速度检测用旋转编码器来求出电梯的速度， 当电梯轿厢。
18、的当前位置与升降通道 的终端之间的距离处于规定距离以内时的电梯轿厢的速度等于或者大于预先设定的规定 的速度以上时， 通过调速器 8 使电梯轿厢停止。 0036 永磁式同步电动机 11 的启动由包括后述的磁极位置运算部分 12、 速度控制部分 13 以及电流控制部分的微型计算机 15 控制。微型计算机 15 是本发明的控制部分的一例。 0037 在本实施方式中， 设置在调速器 8 上的轿厢位置检测用的旋转编码器 9 不仅用来 推测电梯的位置和速度， 而且还被用于推测永磁式同步电动机 11 的磁极位置。在磁极位置 检测用的旋转编码器 10 发生了故障时， 使用轿厢位置检测用的旋转编码器 9 推测磁。
19、极位 置， 并且根据该磁极位置输出用于使永磁式同步电动机启动的三相交流电压波形， 由此使 永磁式同步电动机启动。 0038 (2) 永磁式同步电动机的启动 0039 接着对通常运行时的电梯的永磁式同步电动机的启动进行说明。如图 1 所示， 永 磁式同步电动机 11 是电梯用的电动机。永磁式同步电动机 11 是使用永磁体的同步方式的 电动机， 与通过交流电流形成的旋转磁场和通过电枢电流形成的磁场之间的旋转速度差同 步地进行旋转。 为了控制永磁式同步电动机11， 需要准确掌握永磁体的磁极位置。 因此， 在 永磁式同步电动机 11 的旋转轴上设置有用于掌握磁极位置的磁极位置检测用的旋转编码 器 10。
20、。 0040 由磁极位置检测用的旋转编码器 10 检测出的磁极位置信号被输入到磁极位置运 算部分 12 中。此外， 由磁极位置检测用的旋转编码器 10 检测出的速度反馈信号被输入到 速度控制部分 13 中。 0041 在磁极位置运算部分 12 中， 根据所输入的磁极位置信号来运算永磁式同步电动 机 11 的相位角， 并将该相位角输出到电流控制部分 14 中。另外， 速度控制部分 13 输出与 速度指令和速度反馈信号之间的偏差相对应的转矩指令。具体来说， 速度控制部分 13 计算 使速度反馈信号追随速度指令的转矩， 并将运算出的转矩作为转矩指令而输出到电流控制 部分 14 中。 0042 电流控。
21、制部分 14 相对于来自速度控制部分 13 的转矩指令， 按照由电流检测器 2 检测出的电流反馈信号和在磁极位置运算部分 12 中算出的相位角来生成电压指令， 并将 该电压指令输出到功率转换器 1 中。功率转换器 1 输出用于控制永磁式同步电动机 11 的 说 明 书 CN 104229585 A 6 4/5 页 7 三相交流电压波形， 以此来驱动永磁式同步电动机 11。 0043 (3) 乘客被困事故的发生 0044 以下说明在具备所述永磁式同步电动机 11 的电梯中因磁极位置检测用旋转编码 器 10 的故障而发生乘客被困事故的情况。 0045 以图 1 所示的从 1 层的电梯门厅 7 使用。
22、电梯到 2 层的电梯门厅 6 的场合为例进行 说明。从 1 层的电梯门厅 7 到 2 层的电梯门厅 6 时， 为了启动电梯， 向功率转换器 1 发出指 令， 使得按照由永磁式同步电动机 11 的磁极位置运算部分 12 算出的相位角使适当的电流 流过永磁式同步电动机 11。而且， 根据该指令使永磁式同步电动机 11 旋转， 使吊索 4 和电 梯轿厢 5 以及平衡重 3 同时动作， 由此使电梯轿厢 5 升降， 使电梯轿厢 5 到达 2 层的电梯门 厅 6。 0046 在此， 假定在电梯轿厢5到达作为目的地楼层的2层前， 磁极位置检测用旋转编码 器 10 发生了故障。此时， 由于没有磁极位置信号输入。
23、到磁极位置运算部分 12， 并且也没有 相位角从磁极位置运算部分 12 输出， 所以无法向永磁式同步电动机 11 输出电流指令。为 此， 永磁式同步电动机 11 不能启动， 电梯紧急停止， 从而发生乘客被困事故。 0047 (4) 磁极位置的推测 0048 以下， 参照图 2 来说明磁极位置检测用旋转编码器 10 发生了故障时通过调速器 8 的轿厢位置检测用旋转编码器 9 来推测磁极位置的方法。图 2 是表示作为磁极位置检测用 旋转编码器10的输出的磁极位置脉冲、 作为轿厢位置检测用旋转编码器9的输出的轿厢位 置脉冲以及线间 (U-V 之间、 V-W 之间、 W-U 之间 ) 感应电压的一例的。
24、说明图。 0049 永磁式同步电动机11的磁极位置能够根据磁极位置检测用旋转编码器10的磁极 位置脉冲 U、 V、 W 相互之间的关系分解为六个模式 ( 每 60电角为一个模式 )。 0050 从图 2 可以知道， 在永磁式同步电动机的磁极位置模式的模式 1 中， U-V 之间的感 应电压与 U 相一致， 在模式 3 中， V-W 之间的感应电压与 V 相一致， 而在模式 5 中， W-U 之间的感应电压与W相一致， 在将U的一个波形六等分时， 所得的波形相当于磁极位置 模式中的一个模式。 0051 另外， 在控制电动机的电流流动相位的微型计算机 15 内的磁极位置模式 ( 模式 1 模式 6。
25、) 与永磁式同步电动机 11 的磁极位置的模式 ( 模式 1 模式 6) 相一致时， 表 示没有发生失步。此时， 能够驱动永磁式同步电动机 11 将电梯轿厢 5 内的乘客移动到最近 的楼层。 0052 为此， 在磁极位置检测用的旋转编码器10发生了故障时， 为了将微型计算机15内 的磁极位置模式和永磁式同步电动机 11 的磁极位置模式设定为相同的模式， 有必要根据 轿厢位置检测用旋转编码器 9 来推测出磁极位置模式。为了推测磁极位置模式， 有必要根 据轿厢位置检测用旋转编码器 9 的轿厢位置脉冲来算出磁极位置脉冲的位置。 0053 首先， 在磁极位置检测用旋转编码器10正常时， 记录U的上升位。
26、置， 并记录从该 上升位置起算的轿厢位置脉冲数。将轿厢位置脉冲 Xp/r、 磁极位置脉冲 Yp/r、 永磁式 同步电动机 11 的直径 D 以及调速器 8 的直径 D 记录在微型计算机 15 内， 根据下式 (1) 能 够算出磁极位置检测用旋转编码器的 U 的一个脉冲。 0054 数 1 说 明 书 CN 104229585 A 7 5/5 页 8 0055 0056 此后， 根据下式(2)， 将磁极位置检测用旋转编码器的U的一个脉冲除以6， 能够 算出一个磁极位置模式的脉冲数。 0057 数 2 0058 0059 接着， 将正常时记录的从 U 的上升位置起算的脉冲数 b 除以根据上式 (2。
27、) 算出 的脉冲数， 由此能够推测出磁极位置模式 1 至磁极位置模式 6。此外， 由于除法的计算结果 中的尾数表示更为详细的磁极位置， 因此通过使用该尾数的值， 能够进一步提高电动机的 驱动精度。 0060 通过上述运算， 在磁极位置检测用旋转编码器 10 发生了故障时， 根据轿厢位置检 测用旋转编码器 9 的轿厢位置脉冲推测出磁极位置模式， 能够驱动永磁式同步电动机 11， 能够使电梯安全并且迅速地移动到最近的楼层， 从而能够救出电梯轿厢内的乘客。 0061 (5) 本实施方式的效果 0062 如上所述， 根据本实施方式， 在磁极位置检测用旋转编码器 10 正常时， 将在磁极 位置检测用旋转编码器 10 中检测出的磁极位置和轿厢位置检测用旋转编码器 9 的输出信 号读入同一个微型计算机中， 并使两者以能够算出彼此位置的方式相关联。 由此， 在磁极位 置检测用旋转编码器10发生了故障时， 能够根据轿厢位置检测用旋转编码器9的输出信号 推算出磁极位置， 能够算出相位角。此时， 能够驱动永磁式同步电动机， 能够使电梯轿厢停 靠在最近的楼层， 从而能够安全地救出电梯轿厢内的乘客。 说 明 书 CN 104229585 A 8 1/2 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 104229585 A 9 2/2 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 104229585 A 10 。