專利名稱：起動(dòng)電梯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于起動(dòng)電梯設(shè)備的方法。
當(dāng)一部電梯設(shè)備起動(dòng)后，電梯轎廂移離樓梯平臺(tái)時(shí)，該轎廂必須平穩(wěn)起動(dòng)而不產(chǎn)生突然的速度或加速度變化。在起動(dòng)的瞬時(shí)，電梯設(shè)備必須能產(chǎn)生相應(yīng)于電梯載荷的扭矩，這可以通過例如控制制動(dòng)器和電梯電機(jī)來實(shí)現(xiàn)以使得在牽引滑輪軸上產(chǎn)生足夠的扭矩。
當(dāng)電梯電機(jī)為一同步電機(jī)時(shí)，特別是一種使用永磁鐵的同步電機(jī)時(shí)，只有轉(zhuǎn)子角度已知時(shí)才可能將扭矩控制在適當(dāng)?shù)闹怠４_定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角需要一轉(zhuǎn)角測(cè)量裝置，轉(zhuǎn)角測(cè)量裝置與所需的其它附加設(shè)備增大了費(fèi)用，在小型電梯中更是如此。另一方面，在實(shí)際使用當(dāng)中，要通過控制制動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)無沖擊起動(dòng)是相當(dāng)困難的。
本發(fā)明的目的在于提供一種使用同步電機(jī)來起動(dòng)電梯設(shè)備的新方法。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明提供了一種用于起動(dòng)電梯設(shè)備的方法，該電梯設(shè)備包括一個(gè)由變頻器饋電的同步電機(jī)和一與電機(jī)相連并通過提升繩索移動(dòng)電梯轎廂的牽引滑輪，在本方法中，在起動(dòng)時(shí)檢測(cè)電梯載荷信號(hào)并且產(chǎn)生一個(gè)與加在電梯電機(jī)軸上的載荷相應(yīng)的扭矩，包括當(dāng)電機(jī)停止時(shí)，電機(jī)被饋以直流電流，通過變頻器確定同步電機(jī)定子的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)角；
確定在停止過程中載荷信號(hào)的變化；當(dāng)電機(jī)再次起動(dòng)時(shí)，根據(jù)載荷信號(hào)的變化確定定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)角的新值；調(diào)整變頻器使得在電機(jī)中產(chǎn)生一個(gè)其方向與定子磁場(chǎng)新轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明的方法包括有在停止時(shí)根據(jù)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)角和載荷信號(hào)確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角，并將該轉(zhuǎn)角的值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；當(dāng)電機(jī)再次起動(dòng)時(shí)，檢測(cè)載荷信號(hào)，并根據(jù)載荷信號(hào)和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角確定產(chǎn)生相應(yīng)于載荷的扭矩所需的定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)角；通過變頻器產(chǎn)生供給電機(jī)的電流以及相應(yīng)于所需扭矩的定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)角。
根據(jù)本發(fā)明方法的又一方面，其中所述同步電機(jī)在停止的瞬時(shí)和起動(dòng)的瞬時(shí)保持相同的磁化強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明方法的再一方面，其中所述同步電機(jī)由永磁鐵磁化。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一方面，其中所使用的載荷信號(hào)是轎廂載荷信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明方法的又一方面，其中當(dāng)表示定子和/或轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)角的數(shù)據(jù)由于電干擾或其它原因丟失時(shí)，電機(jī)被饋以足以使電機(jī)保持靜止的直流電流。
起動(dòng)時(shí)，運(yùn)用本發(fā)明方法控制電梯電機(jī)的電梯控制裝置不使用單獨(dú)的轉(zhuǎn)角測(cè)量裝置就可獲知轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的實(shí)際值。根據(jù)在任何情況下必須確定的信息電梯或其設(shè)備中可獲得起動(dòng)所需的所有數(shù)據(jù)。一種足夠平穩(wěn)的起動(dòng)可在不使用復(fù)雜的調(diào)節(jié)電路的情況下方便地獲得。此外，在由本發(fā)明方法控制的電機(jī)中，磁場(chǎng)的方向和大小恰好可產(chǎn)生在起動(dòng)時(shí)所需的扭矩。
下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其中

圖1是電梯設(shè)備的示意圖。
圖2表示作為定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)間變化的函數(shù)的載荷扭矩。
圖3給出了在不同操作條件測(cè)得的系統(tǒng)的各參數(shù)值。
圖1所示的是電梯設(shè)備的示意圖，圖中只示出了為理解和實(shí)施本發(fā)明所需的電梯各部件。該設(shè)備包括一同步電機(jī)2，該電機(jī)具有一帶有定子繞組6的定子4和安裝在定子外的轉(zhuǎn)子10，定子4和轉(zhuǎn)子10之間有一空氣間隙8。圖中顯示了徑向空氣間隙，但同樣可以具有軸向空氣間隙。上述定子繞組用作三相繞組，并以一種本領(lǐng)域中公知的方式形成，該繞組由所控制的變頻器11供電。電機(jī)速度通過改變變頻器11的輸出頻率來控制。轉(zhuǎn)子配置有永磁鐵，形成有磁極N和磁極S。安裝在轉(zhuǎn)子外周緣上的是一牽引滑輪12，電梯的提升繩索14嵌在滑輪的凹槽中。提升繩索的一端與對(duì)重16相連，另一端與電梯轎廂的轎廂框架18相連。轎廂20安裝在框架18內(nèi)，其下面裝有稱重裝置22。與載荷成正比的載荷信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線24傳給電梯控制裝置26。來自電梯控制裝置26的控制電梯所需的代表電梯操作的數(shù)據(jù)，如起動(dòng)、停止和速度曲線等數(shù)據(jù)經(jīng)導(dǎo)線28傳給變頻器11。
圖1中，由供給定子繞組的交流電壓在空氣間隙內(nèi)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)角由指針表示，指針Gr表示隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的由轉(zhuǎn)子永磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)相對(duì)于定子的方位。相應(yīng)地，指針Gs表示相對(duì)于定子的由定子繞組產(chǎn)生的定子磁場(chǎng)的方位。同步電機(jī)的扭矩是指針Gr和Gs之間夾角δ的函數(shù)，下文中，指針Gs和Gr間的夾角δ稱為載荷角。圖2表示作為載荷角函數(shù)的同步電機(jī)的扭矩，其中電機(jī)驅(qū)動(dòng)扭矩T′對(duì)應(yīng)于載荷角δ′。
本發(fā)明實(shí)質(zhì)上基于利用電機(jī)的載荷扭矩與載荷角的相互關(guān)系。圖3顯示了在停止時(shí)刻t1和起動(dòng)時(shí)刻t2前后作為時(shí)間函數(shù)的電機(jī)速率V、扭矩T、載荷角δ、定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)角Bs和Br以及載荷信號(hào)Wg的變化情況。定子和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)角Bs和Br分別表示相對(duì)于選定參考方向的代表定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方位的指針Gs和Gr的方位。該參考方向可以是例如圖1中水平向右的方向。
當(dāng)電梯停止在某一平臺(tái)時(shí)，其速率正好在時(shí)刻t1前減小到零，此時(shí)制動(dòng)器關(guān)閉。在零速時(shí)，同步電機(jī)被饋以直流電。載荷扭矩T保持在T1值，該扭矩足以使電梯保持靜止。相應(yīng)地，載荷角保持在對(duì)應(yīng)于扭矩T1的δ1值。另一方面，由于變頻器接收到定子磁場(chǎng)指針的方向Bs1，因此在t1時(shí)刻轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)角Br1也是知道的，該轉(zhuǎn)角可以存儲(chǔ)在控制裝置的存儲(chǔ)器中。電機(jī)借助機(jī)械式防滑制動(dòng)器保持靜止。因此，在停止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)子和其轉(zhuǎn)角保持不變。但是當(dāng)乘客上下電梯時(shí)，轎廂載荷和電機(jī)軸上的扭矩會(huì)變化。轎廂載荷由載重信號(hào)Wg表示，Wg在t1時(shí)刻的值為Wg1。
在t2時(shí)刻，電梯設(shè)備起動(dòng)，電機(jī)必須產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)于加在電機(jī)軸上的載荷的扭矩，扭矩T2的大小根據(jù)所產(chǎn)生的載重信號(hào)的變化獲得，即T2-T1＝Wg2-Wg1。在起動(dòng)的瞬時(shí)，電機(jī)被饋以直流，這樣，所供電流的頻率為零。所需的扭矩決定了載荷角δ2的大小，當(dāng)轉(zhuǎn)子處于與停止瞬時(shí)同一位置時(shí)，假設(shè)定子磁場(chǎng)角Bs2＝δ2＋Br2，式中Br2＝Br1，該轉(zhuǎn)角的值可從控制裝置的存儲(chǔ)器中讀出。在正常使用的操作范圍內(nèi)，由圖2顯示出的扭矩曲線大致呈直線。
變頻器必須設(shè)計(jì)成能夠使磁場(chǎng)轉(zhuǎn)角被讀取并設(shè)置成預(yù)定的直流值，這可以通過在連續(xù)的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)各電壓值來實(shí)現(xiàn)，整個(gè)周期可分為例如256個(gè)部分，這樣，定子的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)角只不過是一個(gè)存儲(chǔ)地址而已。在起動(dòng)瞬時(shí)，如果載荷信號(hào)不變，則存儲(chǔ)地址是相同的。相應(yīng)地，如果載荷信號(hào)改變了，存儲(chǔ)地址就升高或降低。由于電機(jī)在起動(dòng)和停止的瞬時(shí)被饋以直流電流，存儲(chǔ)電流角來替代存儲(chǔ)電壓角并以相應(yīng)的方式使用它是可能的。
在本發(fā)明方法中能方便地使用載重信號(hào)。在電梯中，由于為了其它目的例如過載控制也需要載荷信息，因此載重信號(hào)總是可以獲得的。用于設(shè)定起動(dòng)扭矩所需的其它參數(shù)是不變的轉(zhuǎn)子是靜止的，由永磁鐵轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)角是不變的并被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，由轎廂工作載荷以外的載荷如繩索載荷施加在牽引滑輪軸上的扭矩在停止?fàn)顟B(tài)是恒定不變的。因此，所需的關(guān)于起動(dòng)扭矩的精確數(shù)據(jù)可以提供給控制變頻器的裝置，并不需要單獨(dú)的附加裝置，這樣，產(chǎn)生所需扭矩的起動(dòng)電流和定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)角能由變頻器設(shè)定。載荷信號(hào)還可由電梯領(lǐng)域中為人們所公知的其它方法確定，例如可通過測(cè)量繩索端部或繩索與電梯轎廂連接點(diǎn)周圍的載荷來確定或者使用由制動(dòng)器載荷稱量器提供的載荷信號(hào)。
在系統(tǒng)由于某些原因在停止瞬時(shí)沒能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的異常情況下，電機(jī)被饋以足以使電機(jī)保持靜止的直流電流。所需電流的大小可根據(jù)電梯的位置和載荷大致估算。然后釋放制動(dòng)器，并充分緩慢地起動(dòng)電機(jī)以使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角落回所需的扭矩范圍。
上面，已通過一個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，本發(fā)明不應(yīng)僅限于上述實(shí)施例，其實(shí)施例可在下述權(quán)利要求所定義的范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求
1.用于起動(dòng)電梯設(shè)備的方法，該電梯設(shè)備包括一個(gè)由變頻器(11)饋電的同步電機(jī)(2)和一與電機(jī)(2)相連并通過提升繩索(14)移動(dòng)電梯轎廂(18)的牽引滑輪(12)，在本方法中，電梯載荷信號(hào)(Wg)被檢測(cè)并且在起動(dòng)時(shí)可產(chǎn)生一個(gè)與加在電梯電機(jī)(2)軸上的載荷相應(yīng)的扭矩，其特征在于當(dāng)電機(jī)(2)停止時(shí)，電機(jī)被饋以直流電流，通過變頻器(11)確定同步電機(jī)定子的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)角(Bs1)；確定在停止過程中載荷信號(hào)(Wg)的變化；當(dāng)電機(jī)(2)再次起動(dòng)時(shí)，根據(jù)載荷信號(hào)(Wg)的變化確定定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)角的新值(Bs2)；調(diào)整變頻器(11)使得在電機(jī)(2)中產(chǎn)生一個(gè)其方向與定子磁場(chǎng)新轉(zhuǎn)角(Bs2)相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在停止時(shí)根據(jù)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)角(Bs1)和載荷信號(hào)(Wg1)確定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角(Br1)，并且將該轉(zhuǎn)角的值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；當(dāng)電機(jī)再次起動(dòng)時(shí)，檢測(cè)載荷信號(hào)(Wg2)，并根據(jù)載荷信號(hào)(Wg2)和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角(Br1)確定產(chǎn)生相應(yīng)于載荷的扭矩所需的定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)角(Bs2)；通過變頻器(11)產(chǎn)生供給電機(jī)的電流以及相應(yīng)于所需扭矩的定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，同步電機(jī)(2)在停止的瞬時(shí)和起動(dòng)的瞬時(shí)保持相同的磁化強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，同步電機(jī)由永磁鐵磁化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用的載荷信號(hào)(Wg)是轎廂載荷信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于當(dāng)表示定子和/或轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)角的數(shù)據(jù)由于電干擾或其它原因丟失時(shí)，電機(jī)被饋以足以使電機(jī)保持靜止的直流電流。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種起動(dòng)由同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯設(shè)備的方法。同步電機(jī)(2)由變頻器(11)饋電，牽引滑輪(12)與電機(jī)(2)相連以通過提升繩索(14)移動(dòng)電梯轎廂(18)。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)電梯停止時(shí)確定定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)角，當(dāng)電機(jī)再次起動(dòng)時(shí)，根據(jù)載荷信號(hào)(Wg)的變化確定定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)角的新值(Bs2)，并且調(diào)整變頻器(11)，使得在電機(jī)(2)中產(chǎn)生一個(gè)其方向?qū)?yīng)于定子磁場(chǎng)新轉(zhuǎn)角(Bs2)的磁場(chǎng)。
文檔編號(hào)H02P6/14GK1128729SQ9511861
公開日1996年8月14日 申請(qǐng)日期1995年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月30日
發(fā)明者哈里·哈卡拉, 喬瑪·馬斯塔拉蒂, 埃斯科·奧蘭科 申請(qǐng)人:科恩股份公司