CN109809279A - 一种磁悬浮电梯*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁悬浮电梯***，包括电梯井和设置在电梯井内的电梯轿厢，电梯轿厢上设置有用作电机动子的永久磁体，电梯井侧壁上设置有用作电机定子的直线电机绕组，永久磁体与通电后的直线同步电机绕组相互作用，以为电梯轿厢提供静态悬浮力和推进力，从而通过直线电机牵引电梯轿厢在电梯井内升降运动和悬停。本发明的磁悬浮电梯结构，以安装于轿厢两侧的海尔贝克永久磁体阵列作为电机的动子，以安装于电梯井两侧的长定子直线同步电机线圈为定子，通过直线电机牵引实现轿厢在电梯井内的上下运动功能，通过直线电机的堵转功能实现轿厢在电梯井内不同楼层的悬停。
Description
技术领域
本发明属于电梯***技术领域，尤其涉及一种被动式磁悬浮电梯***。
背景技术
电梯是指服务于建筑物内若干特定的楼层，作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。现代电梯采用永磁同步曳引机作为动力，曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的，现代电梯大大缩小了机房占地，具有能耗低、节能高效、提升速度快等优点，极大地助推了房地产向超高层方向发展。
然而，传统电梯采用的是一种旋转电机驱动、缆绳吊拉的机械式结构，在楼层较高的情况下，一方面缆绳自重的增加引起磨损问题更为严重，带来了巨大的安全隐患，另一方面，在一个电梯井内只能运行一部电梯，难以满足高峰运量的要求。
发明内容
为解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种磁悬浮电梯***。
为实现上述目的，本发明的磁悬浮电梯***的具体技术方案如下：
一种磁悬浮电梯***，包括电梯井和设置在电梯井内的电梯轿厢，电梯轿厢上设置有用作电机动子的永久磁体，电梯井侧壁上设置有用作电机定子的直线电机绕组，永久磁体与通电后的直线同步电机绕组相互作用，以为电梯轿厢提供静态悬浮力和推进力，从而通过直线电机牵引电梯轿厢在电梯井内升降运动和悬停。
进一步，所述直线电机绕组为长条形定子同步直线电机绕组，直线电机绕组与永久磁体相对设置。
进一步，所述永久磁体为海尔贝克阵列永久磁体。
进一步，直线电机绕组沿竖向延伸设置在电梯井的两相对侧壁上，永久磁体设置在电梯轿厢的两相对外侧壁上。
进一步，所述电梯轿厢上还设置有导轨，电梯井的侧壁上对应形成有引导槽，引导槽内设置有导向磁体，电梯轿厢上的导轨伸入引导槽中，引导槽内的导向磁体可对导轨产生电磁力作用，以通过导轨引导电梯轿厢升降。
进一步，所述导轨为T形导轨。
进一步，所述导向磁体为包括电磁铁和永磁体的混合磁体。
进一步，所述导向磁体包括铁芯、设置在铁芯内的永磁体以及绕设在铁芯上的电磁线圈，铁芯上相对设置的永磁体及电磁线圈组成多组导向磁组，导向磁组可通过导轨对电梯轿厢产生磁力作用，从而将导轨保持不与引导槽和电梯井侧壁接触的悬浮状态，或导轨与引导槽接触的抱死状态。
进一步，导向磁体的铁芯呈U字形，U字形的铁芯相对设置以限定出所述引导槽。
进一步，所述T型导轨与导向磁体相对的表面为经摩擦处理的粗糙表面。
本发明的磁悬浮电梯***，以安装于轿厢两侧的海尔贝克(Halbach)永久磁体阵列作为电机的动子，以安装于电梯井两侧的长定子直线同步电机线圈为定子，通过直线电机牵引实现轿厢在电梯井内的上下运动功能，通过直线电机的堵转功能实现轿厢在电梯井内不同楼层的悬停，同时在电梯井安装有导向轨，通过导向电磁体与导向轨之间的共同作用以保证轿厢在运行过程与电梯井无接触。
附图说明
图1为本发明磁悬浮电梯***的结构示意图；
图2为本发明磁悬浮电梯***的俯视图；
图3为本发明磁悬浮电梯***中作为定子的直线电机绕组结构示意图；
图4为本发明磁悬浮电梯***中作为转子的海尔贝克(Halbach)永磁阵列结构示意图；
图5为本发明磁悬浮电梯***中原理示意图。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的磁悬浮电梯***做进一步详细的描述。
如图1-2所示，本发明的磁悬浮电梯***包括电梯井和设置在电梯井内部的电梯轿厢，电梯轿厢上设置有用作电机动子的永久磁体10，电梯井侧壁50上设置有用作电机定子的直线电机绕组20，通电后，永久磁体10与直线同步电机绕组相互作用，以为电梯轿厢提供静态悬浮力和推进力，从而通过直线电机牵引实现电梯轿厢在电梯井内进行上下运动，并且通过直线电机的堵转功能实现电梯轿厢在电梯井内不同楼层的悬停。
如图3所示，用作电机定子的直线电机绕组20优选为长条形定子同步直线电机绕组20，即直线电机绕组20呈长条形，并且沿竖向延伸设置在电梯井侧壁50上，从而与永久磁体10电机动子组成长条形定子同步直线电机。
如图4所示，上述永久磁体10为海尔贝克(Halbach)阵列永久磁体10，海尔贝克(Halbach)阵列永久磁体10具有优良的聚磁特性。选用海尔贝克(Halbach)直线型永久磁体10阵列可很好的解决设备成本、结构简单、可靠性、安全性、磁污染等问题，因此电机动子不宜选用高/低温超导磁体。海尔贝克(Halbach)阵列永久磁体10的结构如图4所示，图中箭头所示方向为永久磁体10的充磁方向或者磁路方向，图4中虚线框中所示的区段为海尔贝克(Halbach)阵列的最小重复单元。
由此，将海尔贝克(Halbach)阵列永久磁体10安装于电梯轿厢的两侧，并且在电梯井对应的两侧壁上安装直线同步电机绕组，两者组合提供静态悬浮力和推进力。
电梯轿厢上还设置有T形导轨30，电梯井的侧壁50上对应形成有引导槽40，引导槽40内设置有导向磁体，电梯轿厢上的T形导轨30伸入引导槽40中，引导槽40内的导向磁体可对T形导轨30产生电磁力作用，以通过T形导轨30引导电梯轿厢升降。
如图5所示，设置在引导槽40内的所述导向磁体为电磁永磁混合磁体，导向磁体包括铁芯41和设置在铁芯41内的永磁体42以及设置在铁芯41上的电磁线圈43，导向磁体包括相对设置的多个铁芯41，多个铁芯相对设置并在其中或内部限定出引导槽40，铁芯上相对设置的永磁体42及电磁线圈43组成多组导向磁组，导向磁组可通过T形导轨30对电梯轿厢产生磁力作用，从而将电梯轿厢保持不与引导槽40和电梯井侧壁50接触的悬浮状态，或抱死状态。
例如，在正常工作情况下，铁芯A1、铁芯C1与铁芯A2、铁芯C2分别配对使用，通过差分控制实现水平前后方向(图5所示的上下方向)的导向功能。铁芯B1、铁芯B2配对使用，通过差分控制实现水平左右方向的导向功能。在故障情况下(电磁线圈不能有效通电时)，以图5中左半侧为例，将出现铁芯A1、铁芯B1，或者铁芯B1、铁芯C1吸死轨道的现象，也即铁芯A1、铁芯B1，或者铁芯B1、铁芯C1吸死电梯轿厢上的T形导轨30，如此可以保证极端故障条件下，通过断电使得导向磁体吸死T形导轨30，从而可以避免出现人员和财产损失。
由此，一方面，在正常情况下，电磁永磁混合磁体发挥导向和调整轿厢位置的或姿态功能，避免电梯运行过程轿厢与轨道发生摩擦，另一方面，在电磁永磁混合磁体中的电磁体不通电的情况下，混合磁体与引导槽40内的T形导轨30处于吸死状态，确保了故障情况下轿厢与引导槽40能通过抱轨吸死来保证安全。利用带永久磁体10的混合电磁体与T型导轨内的T形导轨30之间的相互作用实现导向和保护功能。
上述T型导轨选用铁磁型材料，如A3钢或铁路钢轨材料，且将与导向磁体对应的表面进行表面摩擦处理，以提高导向磁体表面的摩擦系数。一方面，T形导轨30与导向磁体的铁芯组成闭合磁路，实现正常的导向功能，另一方面T形导轨30提供足够的刚度和强度，确保T形导轨30与引导槽40吸死情况下的结构强度足以支撑电梯轿厢与电梯井之间的悬停状态。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种磁悬浮电梯***，包括电梯井和设置在电梯井内的电梯轿厢，其特征在于，电梯轿厢上设置有用作电机动子的永久磁体，电梯井侧壁上设置有用作电机定子的直线电机绕组，永久磁体与通电后的直线同步电机绕组相互作用，以为电梯轿厢提供静态悬浮力和推进力，从而通过直线电机牵引电梯轿厢在电梯井内升降运动和悬停。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮电梯***，其特征在于，所述直线电机绕组为长条形定子同步直线电机绕组，直线电机绕组与永久磁体相对设置。
3.根据权利要求1所述的磁悬浮电梯***，其特征在于，所述永久磁体为海尔贝克阵列永久磁体。
4.根据权利要求2所述的磁悬浮电梯***，其特征在于，直线电机绕组沿竖向延伸设置在电梯井的两相对侧壁上，永久磁体设置在电梯轿厢的两相对外侧壁上。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的磁悬浮电梯***，其特征在于，所述电梯轿厢上还设置有导轨，电梯井的侧壁上对应形成有引导槽，引导槽内设置有导向磁体，电梯轿厢上的导轨伸入引导槽中，引导槽内的导向磁体可对导轨产生电磁力作用，以通过导轨引导电梯轿厢升降。
6.根据权利要求5所述的磁悬浮电梯***，其特征在于，所述导轨为T形导轨。
7.根据权利要求5所述的磁悬浮电梯***，其特征在于，所述导向磁体为包括电磁铁和永磁体的混合磁体。
8.根据权利要求7所述的磁悬浮电梯***，其特征在于，所述导向磁体包括铁芯、设置在铁芯内的永磁体以及绕设在铁芯上的电磁线圈，铁芯上相对设置的永磁体及电磁线圈组成多组导向磁组，导向磁组可通过导轨对电梯轿厢产生磁力作用，从而将导轨保持不与引导槽和电梯井侧壁接触的悬浮状态，或导轨与引导槽接触的抱死状态。
9.根据权利要求7所述的磁悬浮电梯***，其特征在于，导向磁体的铁芯呈U字形，U字形的铁芯相对设置以限定出所述引导槽。
10.根据权利要求5所述的磁悬浮电梯***，其特征在于，所述导轨与导向磁体相对的表面为经摩擦处理的粗糙表面。
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