CN104936881A - 用于电梯的增强型减速推进*** - Google Patents

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Abstract

一种电梯***包括：第一推进***，其用于将线性运动赋予电梯轿厢；控制器，其产生用于所述第一推进***的控制信号；制动器，其用于保持所述电梯轿厢；能量储存单元；以及第二推进***：所述控制器被配置来进行以下各项中的至少一个：(i)在所述电梯轿厢的向上行进期间发生故障后，即刻接入所述能量储存单元来为所述第一推进***和所述第二推进***中的至少一个供电，(ii)在所述电梯轿厢的向上行进期间，所述第一推进***中发生故障后，即刻为所述第二推进***供电，(iii)在所述电梯轿厢的向上行进期间发生故障后，即刻延迟应用所述制动器，直到电梯轿厢速度小于阈值为止。

Description

用于电梯的增强型减速推进***
发明领域
本文所公开的标的物大体上涉及推进***领域，且更明确地说，涉及具有增强型减速的电梯推进***。
背景
在某些应用(例如，高层建筑物)中，自推进电梯***(也称为无缆电梯***)是有用的，在所述应用中，有缆***的缆线的质量是禁止的，和/或在单个井道内需要多个电梯轿厢。在低速自推进电梯***中，在给定电梯轿厢的低速度的情况下，停止电梯轿厢通常是平稳的。在高速自推进电梯***中，当例如***中存在失电或其它故障时，在向上方向操作的高速电梯轿厢的减速率可能超过重力加速度。推力的损耗可导致向上进行的电梯轿厢以1重力减速，从而导致乘客自由下落。如果摩擦力或短路的电动机绕组在电梯轿厢上形成拖曳力，那么减速率可超过重力，且乘客将相对于电梯轿厢向上加速。
概述
根据本发明的示例性实施方案，一种电梯***包括：第一推进***，其用于将线性运动赋予电梯轿厢；控制器，其产生用于所述第一推进***的控制信号；制动器，其用于保持所述电梯轿厢；能量储存单元；以及第二推进***；所述控制器被配置来进行以下各项中的至少一个：(i)在电梯轿厢的向上行进期间发生故障后，即刻接入能量储存单元来为第一推进***和第二推进***中的至少一个供电，(ii)在电梯轿厢的向上行进期间，第一推进***中发生故障后，即刻为第二推进***供电，(iii)在电梯轿厢的向上行进期间发生故障后，即刻延迟应用制动器，直到电梯轿厢速度小于阈值为止。
根据本发明的另一示例性实施方案，一种电梯***包括：电梯轿厢；导轨；以及线性同步磁阻电动机，所述线性同步磁阻电动机包括：主要电路，其具有多个主要电极以及围绕所述主要电极的绕组；次要电路，其具有多个次要电极；所述主要电路耦合到电梯轿厢和导轨中的一个，所述次要电路耦合到电梯轿厢和导轨中的另一个。
根据本发明的另一示例性实施方案，一种用于电梯的单向制动器包括：安全块，其具有渐细的楔形导引物，以便围绕电梯导轨置放；楔形物，其被配置来仅在电梯轿厢的向下移动后即刻将制动力施加到所述导轨；以及偏置部件，其被配置来呈现展开位置和缩进位置，当所述偏置部件处于展开位置中时，所述偏置部件将所述楔形物定位在所述楔形导引物中。
本发明的实施方案的其它方面、特征和技术从结合图式进行的以下描述将变得更明显。
附图简述
现在参看图式，其中相同元件在图中相同编号：
图1描绘示例性实施方案中具有线性同步磁阻推进***的电梯***；
图2描绘示例性实施方案中的主要电路和次要电路；
图3描绘用于控制示例性实施方案中的电梯轿厢的向上减速的流程图；以及
图4描绘示例性实施方案中的单向制动器。
详述
图1描绘示例性实施方案中具有自推进推进***的电梯***10。电梯***10包括电梯轿厢12，其在井道14中行进。电梯***10使用线性同步磁阻电动机，所述线性同步磁阻电动机具有主要电路18，其耦合到电梯轿厢12以将运动赋予电梯轿厢12。一个或多个导轨16用于在电梯轿厢12沿井道14行进时引导电梯轿厢12。导轨16还通过邻近于导轨16中的开口19形成的多个次要电极17，为线性同步磁阻电动机提供次要电路。次要电极17界定线性同步磁阻电动机的次要电路。参考图2更详细地描述线性同步磁阻电动机的主要电路18以及次要电路的次要电极17。第二线性同步磁阻电动机由以与主要电路18和导轨16相同的方式构造的主要电路18’和导轨16’提供。
控制器20将控制信号提供给主要电路18和18’，以控制电梯轿厢12的运动(例如向上或向下)，且停止电梯轿厢12。可使用执行存储在存储媒介上的计算机程序以实施本文所述的操作的通用微处理器来实施控制器20。或者，控制器20可在硬件(例如，ASIC、FPGA)中或在硬件/软件的组合中实施。控制器20也可为电梯控制***的部分。控制器20可包括供电电路(例如，逆变器或驱动器)，来为主要电路18和18’供电。
通过电源将电力供应到控制器20和其它组件。在图1的实施方案中，电源为沿井道14的长度延伸的电力轨30。传感器32检测电梯轿厢12相对于导轨16的位置，且更明确地说，检测线性同步磁阻电动机的次要电路中的次要电极17的位置。控制器20使用次要电极17的位置来将提供给主要电路18的电流向量定向到轨道16中的孔19。应理解，可使用其它传感器(例如，速度传感器、加速计)来控制电梯轿厢12的运动。能量储存单元34储存在电梯轿厢12正向上行进且发生故障(例如，紧急停止)时，用来减少电梯轿厢12的减速的能量。本文进一步详细描述能量储存单元34。控制器20控制制动器36(例如，制动器或保持装置)来停止电梯轿厢12的移动。
图2是示例性实施方案中的导轨16和主要电路18的俯视图。导轨16包括肋状物40，其垂直于基座42延伸。基座42安装到井道14的内壁。导轨16由铁磁材料(例如，低碳钢)制成。如上文所述，导轨16中的开口19界定线性同步磁阻电动机的次要电路的次要电极17。肋状物40具有远端43，其为电梯轿厢12提供引导表面。辊(未图示)沿肋状物40的引导表面引导电梯轿厢12。
主要电路18包括多个主要电极44，其例如由铁磁材料(例如，钢、铁)的层压形成。主要电极44定位在肋状物40的任一侧上。主要电极44与次要电极17对准。主要电极44通过底座46耦合到电梯轿厢12，底座46通过螺栓连接、焊接等附接到主要电极44。绕组50包括主要电极44，且用作传统的同步磁阻电动机定子，且线性布置。来自控制器20的控制信号(例如，三相正弦电流)施加到绕组50，以将线性运动赋予电梯轿厢12。来自主要电极44的磁通量穿过同等大小的两个气隙52，以平衡吸引性磁力。主要电极44和绕组50沿电梯轿厢12的长度定位，且可超过电梯轿厢12的长度，以增加容量和/或效率。主要电极44的间距等于次要电极17的间距。尽管主要电极44被示出为耦合到电梯轿厢12，且次要电极17形成于导轨16中，但应理解，主要电极44和次要电极17的位置可相反。
图1的实施方案包括用以在轿厢正向上行进且发生故障时减少电梯轿厢12的减速的组件。在示例性实施方案中，自推进电梯以大于约2m/s的速度向上行进。故障是指起始轿厢的立即停止的事件，例如失电、推进***故障、紧急停止等，且可包括若干其它事件。如图1中所示，电梯***10包括能量储存单元34，其储存能量以供在故障条件下控制向上移动的电梯轿厢12的减速时使用。举例来说，在来自电源30的失电的事件中，向上行进的电梯轿厢将通常突然停止。当控制器20检测到失电时，控制器20接入能量储存单元34，以将电力提供给推进***(例如，主要电路18和18’)，且将平稳的减速提供给电梯轿厢12。在干线失电的事件中，推进***仍将提供净向上推力以限制减速率，直到轿厢电梯12达到近零速度且制动/保持结构可啮合为止。能量储存单元34可包括电容器、电池、飞轮或其它能量储存装置。在示例性实施方案中，能量储存单元34能够储存大于约20,000焦耳的能量。
图1的实施方案包括双重推进***，其呈两个线性同步磁阻电动器18和18’(电梯轿厢12的每一侧上一个)的形式。在电梯轿厢12的正常行进期间，可使用第一和第二推进***两者。当第一推进***中发生故障时，第二推进***提供向上行进的电梯轿厢12的平稳减速。举例来说，如果控制器20检测到第一推进***的主要电路18中的故障，那么控制器20可将控制信号提供到第二推进***的主要电路18’。并非突然停止，控制器20命令第二推进***使向上行进的电梯轿厢12平稳地减速，直到达到合适的向上速度为止。除第二推进***之外，实施方案可包括冗余驱动器(例如，逆变器)、冗余控制器、冗余电力传输线，以及其它用来将向上平移提供给电梯轿厢的冗余组件。
除使用能量储存单元34和多个推进组件之外，电梯***10可延迟制动装置(例如，停止装置、速度限制装置和/或保持装置)的啮合，直到电梯轿厢12的向上速度变为小于上阈值为止。参看图1，如果控制器20检测到故障，且轿厢正向上行进，那么控制器20将延迟激活制动装置36，直到电梯轿厢12的向上速度小于阈值为止。举例来说，控制器20可从速度传感器获得速度信号，并延迟啮合制动装置36，直到向上速度小于2m/s为止。
图3是控制器20在检测到故障后即刻减少向上行进的电梯轿厢12的减速时所执行的示例性操作的流程图。所述过程在100处开始，在100处，控制器20确定故障是否已发生。如上文所述，故障可为起始电梯轿厢12的立即停止的任何事件。如果不存在故障，那么控制器保持在正常操作模式。如果检测到故障，那么流程进行到102，其中控制器20确定电梯轿厢12是否正向上行进。如果不是正向上行进，那么流程进行到104，其中使用标准故障停止过程。
如果电梯轿厢12正向上行进，那么流程进行到106、110和114，其中控制器20确定各种故障是否存在。如果在106处，控制器20检测到失电，那么流程进行到108，其中控制器20从能量储存单元34汲取电力，来为推进***供电，以将向上推力提供给电梯轿厢12，直到实现平稳停止为止。如果在110处，控制器20确定推进***中的一个中已发生故障，那么流程进行到112，其中控制器20驱动主动推进***，以将向上推力提供给电梯轿厢12，直到实现平稳停止为止。这可使得有必要增加主动推进***的电力来适应来自有故障推进***的推力损失。举例来说，如果第二推进***经历故障，那么相应地控制第一推进***，且反之亦然。如果在114处，控制器20确定失电和推进***故障两者均已发生，那么流程进行到116，其中控制器20从能量储存单元34汲取电力，并控制主动推进***将向上推力提供给电梯轿厢12，直到实现平稳停止为止。
结合106、110或114处检测到的故障，流程进行到117，其中控制器20产生减速曲线，并将控制信号提供给推进***，以使向上移动的电梯轿厢12平稳地减速。在示例性实施方案中，所述减速曲线提供小于1G(即，9.81m/s2的重力加速度)的电梯轿厢减速，且在示例性实施方案中，所述减速曲线提供小于5m/s2的电梯轿厢减速。在118处，控制器20监视电梯轿厢的向上速度。在120处，控制器20延迟激活制动装置，直到电梯轿厢12的向上速度低于阈值为止。在106、110或114中未解决的故障条件下，可执行操作117、118和120。因此，操作117、118和120可独立于106、110和114中的故障。
图4描绘示例性实施方案中的单向制动器200。在电梯轿厢的向上移动期间发生故障后，一旦电梯轿厢开始向下行进，单向制动器200就施加制动力。因此，向上移动的电梯轿厢在故障后将不经历突然停止，而是将减速(归因于重力)，且接着在轿厢开始向下行进时停止。单向制动器200可结合图3的减速特征使用。
单向制动器200包括安全块202，其沿导轨204行进。安全块202紧固到电梯轿厢12，如本领域中已知。安全块202包括楔形导引物206，其具有朝导轨204渐细的壁。偏置部件208(例如，弹簧)在故障发生后，将楔形物210选择性地移入楔形导引物206中。当通电时，致动器212(例如，螺线管和柱塞)使偏置部件208缩回，从而导致楔形物210从楔形导引物206缩回。当不通电时，致动器212允许偏置部件208使楔形物210展开到楔形导引物206中。
在正常操作期间，致动器212被通电、使偏置部件208缩回，从而经由重力致使楔形物210从楔形导引物206缩回。在发生故障后，即刻断开致动器212(例如，通过失电或根据命令信号)。在致动器212断开的情况下，偏置部件208使楔形物210展开到楔形导引物206中。在展开状态下，如果电梯轿厢正向上行进，那么楔形物210与轨道204之间的拖曳力较小，从而防止正向上移动的电梯轿厢在故障期间的硬停止。一旦电梯轿厢停止向上行进，且开始初始向下运动，楔形导引物206就驱动楔形物210抵靠轨道204，以将制动力施加到轨道204，以停止并保持电梯轿厢。当故障被清除时，致动器212通电，并使偏置部件208缩回到缩进位置。楔形物210保持压抵在轨道204上，直到电梯轿厢向上移动为止，此时，楔形物从楔形导引物206下降。
单向制动器200包括冗余致动器212、偏置部件208和楔形物210，以实现改进的操作。可在电梯轿厢上使用多个单相制动器200，以提供所要量的制动力。
本文所使用的术语仅出于描述特定实施方案的目的，且无意限制本发明。虽然已出于例示和描述的目的呈现了本发明的描述，但所述描述无意为详尽的，或将本发明限于所公开的形式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域的技术人员将明白本文未描述的许多修改、变化、更改、替代或均等布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施方案，但将理解，本发明的方面可仅包括所描述实施方案中的一些实施方案。因此，本发明不应被视为受前面的描述限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (16)

1.一种电梯***，其包括：
第一推进***，其用于将线性运动赋予电梯轿厢；
控制器，其产生用于所述第一推进***的控制信号；
制动器，其用于保持所述电梯轿厢；
能量储存单元；以及
第二推进***；
所述控制器被配置来进行以下各项中的至少一个：(i)在所述电梯轿厢的向上行进期间发生故障后，即刻接入能量储存单元来为所述第一推进***和第二推进***中的至少一个供电，(ii)在所述电梯轿厢的向上行进期间，所述第一推进***中发生故障后，即刻为所述第二推进***供电，以及(iii)在所述电梯轿厢的向上行进期间发生故障后，即刻延迟应用所述制动器，直到电梯轿厢速度小于阈值为止。
2.如权利要求1所述的电梯***，其中：
所述控制器被配置来在失电后，即刻接入所述能量储存单元来为所述第一推进***供电。
3.如权利要求1所述的电梯***，其中：
所述控制器被配置来在所述第一推进***中发生故障后，即刻驱动所述第二推进***。
4.如权利要求1所述的电梯***，其中：
在故障后，所述控制器控制所述第一推进***和所述第二推进***中的至少一个，来提供小于9.8m/s2的电梯轿厢减速。
5.如权利要求1所述的电梯***，其中：
所述能量储存单元包括电容器、电池和飞轮中的至少一个。
6.如权利要求1所述的电梯***，其中：
所述能量储存单元被配置来储存大于约20,000焦耳的能量。
7.一种电梯***，其包括：
电梯轿厢；
导轨；以及
线性同步磁阻电动机，其包括：
主要电路，其具有多个主要电极以及围绕所述主要电极的绕组；
次要电路，其具有多个次要电极；
所述主要电路耦合到所述电梯轿厢和所述导轨中的一个，所述次要电路耦合到所述电梯轿厢和所述导轨中的另一个。
8.如权利要求7所述的电梯***，其中：
所述主要电路安装到所述电梯轿厢。
9.如权利要求7所述的电梯***，其中：
所述主要电极的间距与所述次要电极的间距匹配。
10.如权利要求7所述的电梯***，其中：
所述次要电极形成于所述导轨中。
11.如权利要求10所述的电梯***，其中：
所述主要电极包括位于所述导轨的第一侧上的第一主要电极，以及位于所述导轨的第二侧上的第二主要电极。
12.如权利要求10所述的电梯***，其中：
所述导轨包括引导表面，用于沿井道引导所述电梯轿厢。
13.一种用于电梯的单向制动器，所述单向制动器包括：
安全块，其具有渐细的楔形导引物，以便围绕电梯导轨置放。
楔形物，其被配置来仅在所述电梯轿厢的向下移动后即刻将制动力施加到所述导轨；以及
偏置部件，其被配置来呈现展开位置和缩进位置，当所述偏置部件处于所述展开位置时，所述偏置部件将所述楔形物定位在所述楔形导引物中。
14.如权利要求13所述的单向制动器，其还包括：
致动器，其被配置来选择性地将所述偏置部件定位在所述展开位置与所述缩进位置之间。
15.如权利要求14所述的单向制动器，其中：
在故障后，所述致动器即刻使所述偏置部件处于所述展开位置中。
16.如权利要求13所述的单向制动器，其还包括：
第二楔形物，其被配置来仅在所述电梯轿厢的向下移动后，即刻将制动力施加到所述导轨。
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