[发明专利]电梯控制设备

说明书

本发明涉及电梯控制设备，该电梯采用感应电动机。更明确说是涉及消除磁通量波动的电梯控制设备，磁通量波动是由于传动轴的挠曲所引起的感应电动机空气间隙变化所致。

近年来，感应电动机已经作为电梯升降机的电动机，并且，可变电压和可变频率的变换系统也已经作为控制感应电动机速度的装置，该装置可在从停止状态到全速的相当宽的范围内控制感应电动机。

图1是表示普通的、采用上述感应电动机作为动力的电梯用升降机的半截面图，数字1表示升降机的底座，数字2表示安装在底座1上的感应电动机。该感应电动机2包括一个定子2a和一个转子2b，转子固定在感应电动机2中心轴线的旋转轴3上。旋转轴3的一端安装在与感应电动机2为一体的轴承架2C上，使得轴可通过轴承4旋转，而轴3的另一端延伸出感应电动机2的外壳，并安装在轴承架5上，轴承架5固定在底座1上，使得轴通过轴承6旋转。另外，卷筒7装在轴3上，位于感应电动机2与轴承架5之间。另外，在卷筒7的边缘形成整体的制动鼓8，装有制动瓦9a的制动臂9排列在制动鼓8的外圆周边，以便自由地分离和接触，并且，制动臂9由制动磁铁10驱动。

在上述结构的升降机中，缠绕在卷筒7上的主钢缆悬挂着电梯车厢和配重体，所以，电梯负荷作用在卷筒7上。因此，支撑在两端的轴3向下挠曲。当轴3向下挠曲时，感应电动机2的定子2a与转子2b之间的空气间隙Ga在图2所示的上方变大，在下方变小。

相同大小的磁通势作用于感应电动机，产生旋转的磁通量，当其通过低磁阻通道时，即当磁通量如图3所示箭头方向指向下或向上时，旋转磁通量最大。当磁通量指向左或指向右时，旋转磁通量最小，因为在很长的距离内通过高磁阻的空气间隙。这种情况示于图4。

图4横座标轴表示磁通量矢量（对于图3向下的磁通矢量，角度为零），纵座标轴表示磁通量大小。相对于直线1所表示的参考磁通量，轴的挠曲所伴随的磁通量矢量是正弦波形状，当转子2b旋转一周，波形起伏两个周期，如曲线Ⅱ所示。

感应电动机产生的转矩T为T＝i2g·Φ

式中i2g为垂直于旋转磁场的二次电流分量。因此，当磁通量Φ按图4曲线Ⅱ方式波动，转短以相同的频率波动，使得乘座电梯有严重的不舒适感。

为了消除上述问题，可以考虑加强旋转轴3的强度，使得即使轴受到电梯负荷的作用也不致于挠曲。然而，这要求轴要设计成粗的，基于升降机重量的增加，故这种设计是不可行的。

图1为部分剖开的侧视图，示出了采用可变电压和可变频率转换装置的交流电动机控制系统的升降机;

图2为感应电动机部分截面示意图，示出了转子与定子之间的关系;

图3为表示转子与定子之间关系的示意图;

图4为轴挠曲时，磁通量与旋转角之间的特征图;

图5为根据本发明的电梯控制装置方案的方框图;

图6为本发明中VVVF控制装置的电路图;

图7为表示本发明中修正信号产生器的一个示例的方框图;

图8为修正增益计算电路的说明性示例的电路图，该电路由本发明中的修正信号单元组成;

图9为本发明的电梯控制设备的另一方案的方框图;

图10是表示偏转轮的缠绕方式的说明图;

图11是在采用偏转轮的情况下，电动机转子与定子之间位置关系的说明图;

图12是在采用偏转轮的情况下，本发明中修正信号产生单元的一个示例的方框图;

图13是由图12的修正信号产生单元组成的△θ分量产生电路的可行示例的电路图。

本发明已经解决了上述的、先前工作中所存在的问题，并据此提出了一种电梯控制设备。该设备中控制装置是由预定频率的正弦波或类似的修正信号叠加到平行和垂直于次级交连磁通量的分量的任一个上来控制的。由于该设备即使当感应电动机旋转轴挠曲引起空气间隙偏离时，也不会发生转矩波动，所以保证了乘座电梯舒适。

现在，将叙述与附图有关的本发明优选方案。

图5-8示出了根据本发明的电梯控制设备的一个方案。其中图5为电梯控制装置的电路图，该系统采用PWM（脉冲宽度调制）转换器控制的感应电动机来控制可变的磁通量。