CN107487695B - 可变直线电机间隙 - Google Patents

Abstract

本公开总体涉及一种电梯系统，所述电梯系统具有：井道；电梯轿厢，所述电梯轿厢在所述井道中行进；第一电机部分，所述第一电机部分安装到所述电梯轿厢和所述井道中的一个，所述第一电机部分具有至少一个线圈；第二电机部分，所述第二电机部分安装到所述电梯轿厢和所述井道中的另一个，所述第二电机部分具有至少一个永磁体；以及间隙，所述间隙位于所述第一电机部分与所述第二电机部分之间。

Description

可变直线电机间隙

技术领域

本公开总体涉及直线电机，并且更具体地涉及用于电梯系统的直线电机。

背景技术

一些机器(诸如电梯系统)包括推进系统，所述推进系统具有一个或多个直线电机以例如在井道中推进电梯轿厢。直线电机可包括具有线圈或绕组的固定或初级电机部分，和具有一个或多个永磁体的移动或次级电机部分。电流被提供给初级电机部分以容许次级电机部分在井道内移动。初级电机部分和次级电机部分由间隙间隔，所述间隙具有足以防止两个电机部分之间接触的宽度。然而，初级电机部分在操作期间、尤其是在高峰使用期间(诸如早晨和下午通勤时间)可在电梯系统中经历显著热负荷。热负荷在具有较高占空比和较低速度的位置处(诸如电梯系统中的大厅层或顶层)显著较高。

因此，需要电梯系统减少直线电机上的热负荷并且增大直线电机的效率，同时维持足够宽的间隙以防止第一电机部分与第二电机部分在操作期间接触。

发明内容

在本公开的实施方案中，提供一种电梯系统，所述电梯系统具有：井道；电梯轿厢，所述电梯轿厢在井道中行进；第一电机部分，所述第一电机部分安装到电梯轿厢和井道中的一个，所述第一电机部分具有至少一个线圈；第二电机部分，所述第二电机部分安装到电梯轿厢和井道中的另一个，所述第二电机部分具有至少一个永磁体；以及间隙，所述间隙位于第一电机部分与第二电机部分之间。间隙包括第一井道位置处的第一间隙距离和第二井道位置处的第二间隙距离。第二间隙距离大于第一间隙距离。

第一电机部分可安装到井道。第一电机部分可具有第一井道位置处的第一宽度和第二井道位置处的第二宽度，所述第一宽度大于所述第二宽度。第一电机部分可具有第三井道位置处的第三宽度，所述第三宽度大于第二宽度且小于第一宽度。第三井道位置可位于第一井道位置与第二井道位置之间。第一井道位置可以是井道的底部部分。第一井道位置可以是井道的顶部部分。第二井道位置可以是井道的中心部分。第二电机部分可包括邻近第一电机部分的第一侧设置的第一永磁体部分和邻近第一电机部分的第二侧设置的第二永磁体部分。间隙可包括邻近第一电机部分的第一侧的第一间隙和邻近第一电机部分的第二侧的第二间隙。第一间隙可具有第一间隙距离，所述第一间隙距离基本上等于第二间隙的第二间隙距离。

在本公开的实施方案中，提供一种推进系统，所述推进系统具有移动电机部分和固定电机部分，所述移动电机部分被配置成紧固到有待移动的对象，所述固定电机部分被配置成紧固到固定结构。移动电机部分和固定电机部分被配置来共同作用，以控制移动电机部分相对于固定电机部分的移动。固定电机部分被配置成在第一固定结构位置处与移动电机部分间隔第一间隙距离并且在第二固定结构位置处与移动电机部分间隔第二间隙距离。

移动电机部分和固定电机部分中的一个可包括至少一个永磁体，并且移动电机部分和固定电机部分中的另一个可包括至少一个线圈。固定电机部分可具有第一固定结构位置处的第一宽度和第二固定结构位置处的第二宽度，所述第一宽度大于所述第二宽度。固定电机部分可具有第三固定结构位置处的第三宽度，所述第三宽度大于第二宽度且小于第一宽度。第三固定结构位置可位于第一固定结构位置与第二固定结构位置之间。第一固定结构位置可以是固定结构下部部分。第一固定结构位置可以是固定结构上部部分。第二固定结构位置可以是固定结构中心部分。移动电机部分可包括邻近固定电机部分的第一侧设置的第一永磁体部分和邻近固定电机部分的第二侧设置的第二永磁体部分。第一永磁体部分可与第一侧间隔第一间隙距离并且第二永磁体部分可与第二侧间隔第二间隙距离，所述第一间隙距离基本上等于所述第二间隙距离。

附图说明

通过结合附图参考以下对本公开的各种示例性实施方案的描述，本文所含的实施方案和其他特征、优点和公开内容将变得清楚明白，并且本公开将得到更好的理解，其中：

图1是具有直线电机的推进系统的示意性侧视图；

图2是根据本公开的实施方案的具有直线电机的推进系统的透视图；

图3是根据本公开的实施方案的具有直线电机的推进系统的剖视图；

图4是根据本公开的实施方案的具有直线电机的推进系统的剖视图；并且

图5是根据本公开的实施方案的具有直线电机的推进系统的剖视图。

具体实施方式

为了达到促进对本公开原理的理解的目的，现在将参考附图中所示的实施方案，并且将使用特定语言来描述所述实施方案。然而将理解，不意图存在对本公开的范围的限制。

图1描绘具有电梯轿厢12的示例性电梯系统10的推进系统。虽然描绘了电梯系统，但应理解本公开可适用于任何直线电机系统。在示例性电梯系统中，电梯轿厢12或有待移动的对象在井道14或其他固定结构中行进。电梯轿厢12由沿井道14或其他固定结构的长度延伸的一个或多个导轨16引导。示例性电梯系统10采用具有第一电机部分18和第二电机部分42的永磁体同步直线电机40。第一电机部分18是具有一个或多个线圈或相绕组的定子或固定电机部分。第一电机部分18可安装到导轨16，并入导轨16，或远离导轨16定位。第一电机部分18充当永磁体同步直线电机40的一部分以向电梯轿厢12或有待移动的对象传递运动。永磁体19安装到轿厢12或有待移动的对象以提供永磁体同步直线电机40的第二电机部分42或移动电机部分。第一电机部分18的线圈或绕组可被布置成三相，如电动电机技术中已知的。两个第一电机部分18可定位在井道14中以与第二电机部分42的安装到电梯轿厢12或有待移动的对象的永磁体19共同作用。永磁体19可定位在电梯轿厢12或有待移动的对象的两侧上，如图1所示。在实施方案中，第一电机部分18安装到电梯轿厢12或有待移动的对象，并且第二电机部分42安装到井道14或其他固定结构。替代实施方案可使用单个第一电机部分18/第二电机部分42配置，或者多个第一电机部分18/第二电机部分42配置，或者任何其他已知类型的直线电机。

在实施方案中，控制器20向第一电机部分18提供驱动信号，以控制电梯轿厢12的运动。可使用通用微处理器来实现控制器20，所述通用微处理器执行存储在存储介质上的计算机程序以进行本文所描述的操作。可替代地，控制器20可以硬件实现，所述硬件在两个非限制性实例中诸如应用专用集成电路(ASIC)或者现场可编程门阵列(FPGA)，或者可以硬件/软件的组合实现。控制器20还可以是电梯控制系统的部分。控制器20可包括电源电路(包括这种非限制性实例作为逆变器或驱动器)以向第一电机部分18供电。

图2是根据一个实施方案的图1的示例性电梯系统10的第一电机部分18和第二电机部分42的透视图。第一电机部分18是包括围绕定子芯124形成的一个或多个线圈或绕组122的定子。尽管各自垂直对齐的两个线圈122被示出为在图2的每个垂直排列中彼此相邻，但第一电机部分18可仅包括每个垂直排列的一个垂直对齐的线圈122并且可包括在每个垂直排列中垂直对齐的多于两个线圈122。此外，另外的实施方案包括具有线圈122的第一电机部分18，所述线圈122水平对齐，使得每个水平对齐的线圈122形成第一电机部分18的垂直排列。线圈122可被布置成多个相(包括非限制地，三个相)。在一个或多个非限制性实例中，可使用电导体(诸如铜线或铝线或者条带)形成线圈122。使用铝形成线圈122(在一个或多个非限制性实例中诸如线或条带)减少第一电机部分18的质量并且减少安装成本。第一电机部分18安装到固定支撑件126，所述固定支撑件126可以是紧固到井道14的内壁的金属构件。固定支撑件126还可充当导轨16。

根据实施方案，第一电机部分18的线圈122具有预定宽度，使得第一电机部分18的宽度可基于线圈122在井道14中的垂直位置改变，如沿着图2中的Z轴的位置所指示。在井道14的下部部分130处，第一电机部分18可具有第一宽度132。在井道14的中心部分134处，第一电机部分18可具有第二宽度136。在井道14的上部部分138处，第一电机部分18可具有第三宽度140。

在实施方案中，第一宽度132大于第二宽度136，使得第一电机部分18在井道14的中心部分处具有较小宽度，如以下将更详细地解释。第三宽度140可等于第一宽度132或第二宽度136。相邻线圈122的宽度可能不会显著增大，而是其宽度可逐渐增大或减小以允许在线圈122之间逐渐转变。作为一个实例，在上部部分138与中心部分134之间的位置144处，第一电机部分18可具有第四宽度142，所述第四宽度142大于第二宽度136但是小于第三宽度140。

如以下将进一步详细解释的，在诸如井道14的下部部分130处的大厅或其他楼层或者井道14的上部部分138处的顶层位置处，与诸如井道14的中心部分134处的快速区域的其他位置相比，高交通量水平和低行进速度显著增大电梯系统上的热负荷。因此，在井道14的下部部分130和上部部分138处，图3-5所示的第一电机部分18与第二电机部分42之间的间隙62的宽度与中心部分134处的间隙62的宽度相比相对较小，以最小化这些高交通量/低行进速度位置处的热负荷。相比之下，间隙62被维持为足够大的空隙以防止在诸如中心部分134的高速/低交通量位置处接触。在实施方案中，与诸如中心部分134的高速/低交通量位置相比，间隙62的宽度在一些或所有层站处较小。在另一个实施方案中，大厅或其他高交通量位置可具有最窄的间隙62，快速区域或其他高速位置可具有最宽的间隙62，并且一个或多个中间层站或其他位置处的间隙62可具有高交通量和高速位置处的间隙62的宽度之间的一个或多个宽度。

现在参考图3-5，示出了第一电机部分18和第二电机部分42的剖视图。如图2-5所示，第二电机部分42包括至少部分地围绕第一电机部分18定位的永磁体19。第一永磁体部分50邻近第一电机部分18的第一侧52定位。第二永磁体部分54邻近第一电机部分18的第二侧(通常为相反侧)56定位。在图3-5所示的实施方案中，一个或多个永磁体支撑件58安装到电梯轿厢12。永磁体支撑件58可由铁磁性材料(在一个非限制性实例中诸如钢)制成。为了减少重量，永磁体支撑件58可由铝或比钢轻的另一种材料制成。

永磁体58包括安装在第一永磁体部分50和第二永磁体部分54的内表面上的永磁体19。在另外的实施方案中，永磁体19被嵌入一个或多个永磁体支撑件58中。永磁体19被定位成与第一电机部分18的第一侧52和第二侧56平行。

在第一电机部分18与第二电机部分42之间形成至少一个间隙62。具体地，在图3-5的实施方案中，第一侧间隙62被限定在第一永磁体部分50与第一侧52之间，并且第二侧间隙62被限定在第二永磁体部分54与第二侧56之间。在例示的实施方案中，第一侧间隙62具有基本上等于每个井道位置的第二侧间隙64的距离的距离。然而，在其他实施方案中，第一侧间隙62具有不等于一个或多个井道位置的第二侧间隙64的距离的距离。在实施方案(诸如第一侧间隙62基本上等于第二侧间隙64的那些实施方案)中，本文对间隙62的任何引用也可进一步描述间隙64。

具体参考图3，间隙62包括第一间隙距离70。第一间隙距离70可与图2所示的第一电机部分18的第一宽度132相关，因为在实施方案中增大第一电机部分18的宽度会导致间隙62的距离减小。第一间隙距离70对应于第一井道位置或固定结构位置，在例示的实施方案中包括但不限于井道14的下部部分130和/或上部部分138。图4所示的实施方案的间隙62包括第二间隙距离72，所述第二间隙距离72对应于图2所示的第一电机部分18的第二宽度136。第二间隙距离72对应于第二井道位置或固定结构位置，在例示的实施方案中包括但不限于井道14的中心部分134。第二间隙距离72大于第一间隙距离70。

在图5所示的实施方案中，间隙62包括第三间隙距离74，所述第三间隙距离74对应于图2所示的第一电机部分18的第四宽度142。第三间隙距离74大于第一间隙距离70而小于第二间隙距离72。第三间隙距离74对应于第三井道位置或固定结构位置，在例示的实施方案中包括但不限于井道14的上部部分138与中心部分134之间的位置144。

在一个非限制性实例中，第一间隙距离70处于1.5与2厘米之间，并且第二间隙距离72处于3与4厘米之间。在一个实施方案中，第一间隙距离70可小于1.5或大于2厘米。在一个实施方案中，第二间隙距离72可小于3或大于4厘米。在非限制性实例中，第三间隙距离74处于2与3厘米之间。在一个实施方案中，第三间隙距离74可小于2或大于3厘米。虽然精确间隙距离70、72、74可如本领域普通技术人员适当确定地改变，但是间隙距离70、72、74并不相等。

本文描述的电梯系统10为直线电机40提供在井道14中垂直延伸的第一、初级电机部分18。第一电机部分18跨其垂直长度具有可变宽度，诸如宽度132、136、140、142。可变宽度提供第一电机部分18与次级或第二电机部分42之间的一个或多个间隙62的宽度变化。

间隙62防止第一电机部分18与第二电机部分42之间由于轿厢12在井道14中上升或下降时的振动所致的接触。然而，增大间隙62的宽度会增大提供给第一电机部分18以产生推力的所需电流量，由此增大第一电机部分18上的热负荷。在诸如井道14的下部部分130处的大厅或其他楼层或者井道14的上部部分138处的顶层位置处，与诸如井道14的中心部分134处的快速区域的其他位置相比，高交通量水平和低行进速度显著增大热负荷。因此，在井道14的下部部分130和上部部分138处，间隙62的宽度与中心部分134处的间隙62的宽度相比相对较小，以最小化这些高交通量/低行进速度位置处的热负荷。在另一个实施方案中，在井道14的下部部分130或上部部分138处，间隙62的宽度与中心部分134处的间隙62的宽度相比相对较小，以最小化所述高交通量/低行进速度位置处的热负荷。中心部分134处的较低占空比和减少的热负荷允许中心部分134处具有更宽的间隙62，以防止任何安全或操作问题。

本发明实施方案的间隙62提高直线电机40的效率并且减少直线电机40上的热负荷，同时维持足够大的空隙以防止第一电机部分18与第二电机部分42之间的接触。尤其是在诸如早晨和下午通勤时间的高峰使用时间期间，间隙62将改善直线电机40的热管理。然而，利用本文公开的直线电机40的推进系统并不限于与电梯系统一起使用或者在电梯系统中使用，并且可用于其他机器或车辆系统中的水平和/或垂直推进。

虽然已在附图和上述描述中详细地示出并描述了本公开，但附图和上述描述在性质上应被认为是示例性的而非限制性的，应理解，仅示出并描述了某些实施方案，并且期望保护在本发明的精神范围内的所有改变和修改。

Claims (20)

1.一种电梯系统，其包括：

井道；

电梯轿厢，其在所述井道中行进；

第一电机部分，其安装到所述电梯轿厢和所述井道中的一个，所述第一电机部分具有至少一个线圈；

第二电机部分，其安装到所述电梯轿厢和所述井道中的另一个，所述第二电机部分具有至少一个永磁体；以及

所述第一电机部分与所述第二电机部分之间的间隙，其具有足以防止所述第一电机部分与所述第二电机部分之间的接触的宽度，其中所述间隙包括具有较高热负荷的第一井道位置处的第一间隙距离和具有较低热负荷的第二井道位置处的第二间隙距离，所述第二间隙距离大于所述第一间隙距离。

2.如权利要求1所述的电梯系统，其中所述第一电机部分安装到所述井道。

3.如权利要求2所述的电梯系统，其中所述第一电机部分具有所述第一井道位置处的第一宽度和所述第二井道位置处的第二宽度，所述第一宽度大于所述第二宽度。

4.如权利要求3所述的电梯系统，其中所述第一电机部分具有第三井道位置处的第三宽度，所述第三宽度大于所述第二宽度且小于所述第一宽度。

5.如权利要求4所述的电梯系统，其中所述第三井道位置位于所述第一井道位置与所述第二井道位置之间。

6.如权利要求1所述的电梯系统，其中所述第一井道位置是所述井道的底部部分。

7.如权利要求1所述的电梯系统，其中所述第一井道位置是所述井道的顶部部分。

8.如权利要求1所述的电梯系统，其中所述第二井道位置是所述井道的中心部分。

9.如权利要求1所述的电梯系统，其中所述第二电机部分包括邻近所述第一电机部分的第一侧设置的第一永磁体部分和邻近所述第一电机部分的第二侧设置的第二永磁体部分。

10.如权利要求9所述的电梯系统，其中所述间隙包括邻近所述第一电机部分的所述第一侧的第一侧间隙和邻近所述第一电机部分的所述第二侧的第二侧间隙，所述第一侧间隙具有第一侧间隙距离，所述第一侧间隙距离基本上等于所述第二侧间隙的第二侧间隙距离。

11.一种推进系统，其包括：

移动电机部分，其被配置成紧固到有待移动的对象；以及

固定电机部分，其被配置成紧固到固定结构，其中所述移动电机部分和所述固定电机部分被配置来共同作用以控制所述移动电机部分相对于所述固定电机部分的移动；其中所述固定电机部分被配置成在具有较高热负荷的第一固定结构位置处与所述移动电机部分间隔第一间隙距离并且在具有较低热负荷的第二固定结构位置处与所述移动电机部分间隔第二间隙距离，所述第一间隙距离和所述第二间隙距离足以防止所述移动电机部分与所述固定电机部分之间的接触，且所述第二间隙距离大于所述第一间隙距离。

12.如权利要求11所述的推进系统，其中所述移动电机部分和所述固定电机部分中的一个包括至少一个永磁体，并且所述移动电机部分和所述固定电机部分中的另一个包括至少一个线圈。

13.如权利要求11所述的推进系统，其中所述固定电机部分具有所述第一固定结构位置处的第一宽度和所述第二固定结构位置处的第二宽度，所述第一宽度大于所述第二宽度。

14.如权利要求13所述的推进系统，其中所述固定电机部分具有第三固定结构位置处的第三宽度，所述第三宽度大于所述第二宽度且小于所述第一宽度。

15.如权利要求14所述的推进系统，其中所述第三固定结构位置位于所述第一固定结构位置与所述第二固定结构位置之间。

16.如权利要求11所述的推进系统，其中所述第一固定结构位置是固定结构下部部分。

17.如权利要求11所述的推进系统，其中所述第一固定结构位置是固定结构上部部分。

18.如权利要求11所述的推进系统，其中所述第二固定结构位置是固定结构中心部分。

19.如权利要求11所述的推进系统，其中所述移动电机部分包括邻近所述固定电机部分的第一侧设置的第一永磁体部分和邻近所述固定电机部分的第二侧设置的第二永磁体部分。

20.如权利要求19所述的推进系统，其中所述第一永磁体部分与所述第一侧间隔第一侧间隙距离并且所述第二永磁体部分与所述第二侧间隔第二侧间隙距离，所述第一侧间隙距离基本上等于所述第二侧间隙距离。