CN205132859U - 直驱电梯系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于无绳提升领域，具体涉及直驱电梯系统，包括与轿厢架连接的动子及与电梯井壁固定的定子，所述定子设置在固定U型支撑总成的相对两侧，所述的动子为两个，两个动子为背靠背设置，每一侧的一个定子和一个动子构成一个直线电机形成双边电机。本实用新型采用双边电机简单结构，动子共用一个矩形管结构动子架，同时将动力驱动、定位导向制动集中设置与一个U型支持总成之内，还可将双边混合励磁直线电机作为提升动力源，又作为磁悬浮导向装置，布局更为合理，运动部件重量可做到最轻，加工、安装、检修都非常方便，实用程度高，电磁兼容性好。

Description

直驱电梯系统

技术领域

本实用新型属于无绳提升领域，具体涉及直驱电梯系统。

背景技术

直线电机是一种不需要中间传动机构，直接做直线运动的新型动力机械，将其应用于提升领域，可以实现无钢丝绳、无提升机房的无绳提升模式，可大幅增加提升机或电梯的输送能力和输送距离。这种无绳提升机或电梯主要有感应直线电机和直线同步电机两种驱动结构类型，其中永磁直线同步电机的力能指标高、工作气隙大、推力大，被公认是无绳提升机最合适的驱动源之一。

多年来人们在直线电机无绳电梯提升系统方面进行了长期的探索，提出了多种方案和专利申请，比如《CN201010528066.X：直驱家用电梯》、《CN201010124002.3：双U型直线电机驱动的无绳提升机》等专利。提升主体动力源、定位导向及制动布置方式作为直线电机无绳电梯最为重要的关键技术，从现有技术和已公开的大量专利来看，采用的方案目前主要有以下几种：无绳提升机从驱动电机结构类型上主要有单边结构和双边对称结构；从布置方法来看，主要有布置于轿厢一侧的“背包”式结构和布置于轿厢两侧的对称结构，还有双U型直线电机结构其由两列并排布置的双边直线电机组成，从轿厢上看仍为单边电机“背包”式结构，此外还有“八”字布置双边直线电机等多种类型；从运行方式来看，可采用动初级的短初级长次级，或者动次级的短次级长初级两种布置方式，电机定子固定在井筒内侧，动子固定在轿厢上，当电机初级通电形成行波磁场，从而产生向上的提升力，带动轿厢运动。对于无绳提升机采用两边工作气隙相同、面对面布置“八”字形或双U型双边型直线电机驱动结构，虽然有抵消法向力趋势，但结构复杂，双边型尤其“八”字形定位困难，双U型电机数量过多、材料浪费，加工安装困难；而单边平面式直线电机的驱动结构简单，但气隙不容易保证，法向力大，应力集中，对支撑和定位有很高要求，且推力容易随气隙波动。此外，无绳提升机的制动方式一般公认采用T形轨钳盘制动方式，但制动轨布置方式与驱动源、导向定位布置方式同样也是最为关键技术问题，它们之间即相互关联又相互矛盾和牵制，就像汽车的底盘、悬挂及驱动、制动布置方式一样最为重要，必须首先解决好，之后才可以谈论其它性能指标。

总体而言，上述以直线电机为驱动源的无绳提升机的基本结构，只解决基本驱动力问题，大都或多或少存在受力不合理，结构复杂等问题，并没有解决直驱电梯工程应用的首要关键问题。例如，如何抑制永磁直线电机固有法向吸引力又不影响提升性能的问题，提升机可靠制动问题，电机工作气隙的保证问题，以及动子和轿厢承载后受力不均匀引起的侧倾、震动问题，电磁兼容性问题，长行程导向轨加工精度和安装状态的影响问题等。因而，急需找到更为理想、简单而又实用的主体拓扑结构。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是直驱电梯长距离工作气隙难以保证，主体运行方式及受力不合理、自重过大等工程问题，提供一种结构简单，定位、制动、运行可靠，动子自重轻，主体受力合理，性能优，适合长距离运行的直驱电梯驱动。

为到达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

直驱电梯系统，包括与轿厢架连接的动子及与电梯井壁固定的定子，所述定子设置在固定U型支撑总成的相对两侧，所述的动子为两个，两个动子为背靠背设置，每一侧的一个定子和一个动子构成一个直线电机形成双边电机。

所述两个动子背靠背固定在动子架上。

所述的动子架为矩形管，矩形管的四周管壁上设置窗口，相对两侧窗口之间的横梁用于固定部件，另外相对两侧的窗口便于安装部件，所述的部件为动子或定位轮或安全钳或制动器或联结轴或其它连接件。

所述的的固定U型支撑总成的相互平行两臂的顶端面分别固定制动导向轨，并于两臂形成“T”型。

所述直线电机的法向方向为x轴，运动方向为z轴，与xz平面垂直的横向方向为y轴方向，所述与xz平面平行的两个制动导向轨之间设置间隙，该间隙内设置与动子架固定的定位轮Ⅰ和制动器、安全钳，制动器、安全钳与两个制动导向轨配合，动子架上定位轮Ⅰ另一对称侧固定定位轮Ⅱ，定位轮Ⅱ位于固定U型支撑总成底部凹槽内，动子架设置定位轮Ⅰ的一侧连接U型梁Ⅱ，U型梁Ⅱ的两个内侧面上分别固定前后防倾轮组，定位轮与制动器、安全钳、前后防倾轮组在z轴方向上间隙设置。

所述直线电机的法向方向为x轴，运动方向为z轴，与xz平面垂直的横向方向为y轴方向，所述与xz平面平行的两个制动导向轨之间设置间隙，该间隙内设置与动子架固定的定位轮Ⅰ，动子架上定位轮Ⅰ另一对称侧固定定位轮Ⅱ，定位轮Ⅱ位于固定U型支撑总成底部凹槽内，动子架设置定位轮Ⅰ的一侧连接U型梁Ⅱ，U型梁Ⅱ的两个内侧面上分别设置与两个制动导向轨配合的制动器、安全钳，在动子架与直线电机之间，分别设置沿x轴方向为转轴的前后防倾轮，制动器、安全钳与前后防倾轮在z轴方向上间隙设置。

所述直线电机的法向方向为x轴，运动方向为z轴，与xz平面垂直的横向方向为y轴方向，所述与xz平面平行的两个制动导向轨之间设置间隙，该间隙内设置与动子架固定的定位轮Ⅰ和制动器、安全钳，制动器、安全钳与两个制动导向轨配合，动子架上定位轮Ⅰ另一对称侧固定定位轮Ⅱ，定位轮Ⅱ位于固定U型支撑总成底部凹槽内，在动子架与直线电机之间，分别设置沿x轴方向为转轴的前后防倾轮，前后防倾轮组与定位轮、制动器、安全钳在z轴方向上间隙设置。

所述的固定U型支撑总成的底面固定制动导向轨，所述的固定U型支撑总成相互平行两臂的顶端面分别固定导向轨并与两臂成“T”形，所述直线电机的法向方向为x轴，直线电机的运动方向为z轴，与xz平面垂直的横向方向为y轴方向，所述与xz平面平行的两个导向轨之间设置间隙，该间隙内设置与动子架固定的定位轮Ⅰ，动子架上定位轮Ⅰ另一侧固定定位轮Ⅱ和制动器、安全钳，制动器、安全钳设置与制动导向轨配合，定位轮Ⅱ位于固定U型支撑总成底部凹槽内，在动子架与直线电机之间，分别设置沿x轴方向为转轴的前后防倾轮，定位轮与前后防倾轮组、安全钳、制动器在z轴方向间隙设置。

所述的定位轮Ⅰ和定位轮Ⅱ分别为一个或者并列两个。

所述直线电机为永磁与电励磁混合励磁直线电机，用于在法向X方向磁悬浮定位，并同时提供提升力。

所述动子架与固定U型支撑总成底面和与固定U型支撑总成相互平行两臂的顶端面成“T”形的两导向轨之间设置永磁与电励磁混合励磁体，永磁与电励磁混合励磁体沿运动方向间隙或无间隙设置于动子架前后侧面的左右两侧，并与固定U型支撑总成底面和两导向轨后侧面的铁磁加工面或铁磁板保持固定气隙配合设置，用于在横向y方向磁悬浮定位。

所述的固定U型支撑总成连同固定其上的定子、导向轨、制动导向轨沿直线电机法向方向并排间隙设置在井壁基础上或分别相对设置在轿厢两侧的井壁基础上，动子、动子架、U型梁Ⅱ、轿厢架、定位轮、前后防倾轮组、制动器、安全钳与固定于U型支撑总成之上的定子、导向轨、制动导向轨配合设置，轿厢与轿厢架相连。

相对于现有技术，本发明采用双边电机，两个动子背靠背固定在动子架上,动子架为矩形管结构，矩形管的四周管壁上设置窗口和横梁，动子架的抗弯强度大，重量轻，又方便固定、安装和检修直线电机动子、定位轮组、制动器、安全钳等关键部件，双边电机结构电机数量少，电机材料及加工费用低，动子共用一个动子架，重量轻，安装方便，又可以抵消动定子吸力很大的一部分，这样在电梯运动的过程中，因摩擦消耗的动力大为减少，降低电源及驱动器功率，减轻定位轮压力，增加使用寿命。此外，本发明将动力驱动、定位导向制动集中设置与一个U型支持总成之内，布局更为合理，定位导向轮和制动器、安全钳等部件直接与动子架连接，运动部件重量可做到最轻，直线电机和制动导向轨与U型支持总成之间可用螺栓连接，加工、安装、检修都非常方便、实用，还具有电磁兼容性好等显著优点，位于U型支持总成两侧壁的定子无论是电枢铁心，还是永磁体都有很好的防护。

采用本发明所提供的方案，还可将双边混合励磁直线电机即作为提升动力源，又作为磁悬浮导向装置，当动子或动子架承受因直线电机工作气隙变化带来的不平衡法向力，以及负载变化带来的偏心力和偏转力矩而发生偏移和偏转时，可动态调整动子姿态做到无接触运行。以长行程直线电机无绳电梯为例，通常情况下，电梯轿厢都会安装滚轮，这种滚轮与沿线路铺设的升降导轨相接触，起着支持电梯行驶的导向作用。而本发明悬浮导向装置则巧妙利用直线电机本身作为主体磁悬浮导向定位装置，轨道上不需要增加任何附加装置，控制简单，仅在动子或动子架上增加很薄的电磁铁线圈，成本和自重增加极低，就可使得电梯轿厢与升降导轨“零接触”，依靠电磁力升降电梯，定位轮组只起后备保护作用，大大延长了其使用寿命和降低维护成本。因此，电梯不会受到导轨加工精度和安装状态的影响，从而彻底解决直线电机无绳电梯长行程工程应用的定位导向关键难题，轿厢运行时将非常的安静并更加的舒适，还可达到传统电梯无法企及的极高速。非常适用于楼宇电梯、矿井提升机等多领域直驱提升交通运输系统。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图一；

图2是本实用新型结构示意图二；

图3是本实用新型结构示意图三；

图4是本实用新型结构示意图四；

图5是本实用新型结构示意图五；

图6是本发明Y向电磁悬浮导向示意图。

图7是本发明X向混合励磁直线电机示意图。

其中，1是固定U型支撑总成，6是轿厢架，7是轿厢，14是制动器，18是定子，19是动子；20是气隙导向轮组；21是制动导向轨；22是前后防倾轮组；23是U型架Ⅱ；28是动子架；29是主连接轴；59是井壁；67是永磁体；68是导磁凸铁；69是直线电机混合励磁单元；681是励磁绕组。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，在本说明中，定义直线电机的法向方向为X轴坐标方向，也称为左右方向或者左侧、右侧；定义运动方向为Z轴方向，也称为上下方向或者上端、下端；与XZ平面垂直的方向定义为Y轴方向，也称为前后方向。

本实用新型所述的直驱电梯系统，包括U型支撑总成1，直线电机动子18，直线电机定子19，制动导向轨21，制动器14，安全钳、动子架28，气隙导向轮组20，前后防倾轮组22，U型架Ⅱ23，轿厢架6和主联接轴29。

所述的U型支撑总成1安装在电梯井壁59上，U型支撑总成1的两个平行侧臂上相对设置直线电机定子19，U型支撑总成1为半开放式U型结构，这可以有效屏蔽和减小直线电机定子19所产生的各种电磁干扰。

动子架28位于U型支撑总成1的两个平行侧臂构成的内腔中。所述的动子架28为矩形管，矩形管的四周管壁上设置窗口，Y轴前后两侧窗口之间的横梁用于固定部件，另外X轴左右两侧的窗口便于安装部件。

动子架28的左右两个侧面上设置与直线电机定子19相配合的直线电机动子18，所述两个直线电机动子18为背靠背固定在动子架28上。直线电机定子19与直线电机动子18之间保持间隙，使得直线电机定子19与直线电机动子18之间可以无干涉的沿Z轴自由相对滑动。U型支撑总成1的两个平行侧臂的顶端平行布置两列条状的制动导向轨21，并与U型支撑总成1的两臂形成“T”型。

动子架28的Y轴前侧面间隔安装与轿厢架6相连的联接轴29、气隙导向轮组20的定位轮I和U型架Ⅱ23；动子架28的后侧面安装气隙导向轮组20的定位轮II。气隙导向轮组20的定位轮II置于U型支撑总成1的正侧面的条形凹槽之中，气隙导向轮组20的定位轮I置于两列制动导向轨21的横向端面构成的条形导向口之中。气隙导向轮组20用以保证直线电机定子19与直线电机动子18之间的气隙。

在动子架28左右侧面且与直线电机动子18平行的竖直高程方向设置至少两组前后防倾轮组22，前后防倾轮组22分别与U型支撑总成1的正侧面和制动导向轨21的内侧面滚动接触，用以防止轿厢在前后方向的倾翻。

两台制动器14对称设置在U型架Ⅱ23的左右两端，与两列制动导向轨21相配合，制动器的制动闸片与制动导向轨21的前后侧面作用，保证动子的可靠制动。在U型架Ⅱ23的左右两端且与两台制动器14平行的对应位置安装安全钳，安全钳的左右部与两列制动导向轨21相配合，用以实现轿厢在超速、失速等紧急情况下的安全保护作用。

如图6所示，所述动子架28与固定U型支撑总成底面和与固定U型支撑总成相互平行两臂的顶端面成“T”形的两导向轨之间设置永磁与电励磁混合励磁体，永磁与电励磁混合励磁体沿运动方向间隙或无间隙设置于动子架前后侧面的左右两侧，并与固定U型支撑总成底面和两导向轨后侧面的铁磁加工面或铁磁板保持固定气隙配合设置，用于在左右Y方向磁悬浮定位，防止轿厢外翻，同时大大降低前后防倾轮组22的轮子所承受的正压力，施加适当的控制，能实现轿厢在Y向的悬浮运行。

所述的永磁与电励磁混合励磁体的导磁凸铁68设置在动子架28前后侧面上，永磁体67粘贴在导磁凸铁68上表面，励磁绕组681套装在导磁凸铁68上，励磁绕组681中通入直流电产生磁场，与永磁体磁场一起与铁磁加工面或铁磁板作用，产生电磁吸力，用以调节轿厢在Y轴前后方向上的姿态。

如图7所示，为本实用新型的混合励磁直线电机，用于在左右X方向产生磁悬浮力，用以保证动子在X方向的气隙平衡，同时也提供Z向的提升力。所述的混合励磁直线电机包括双边直线电机定子和动子两部分，动子位于双边定子的中间，双边定子和动子间具有两个气隙，保证动子和定子之间可以无接触的自由相对运动。所述动子正对气隙的动子轭的两个面上对称安装缠有励磁线圈的软铁凸块，各凸块靠近气隙的表面安装N、S极交替均匀排列的矩形永磁体，而且背靠背安装的两块永磁体的磁化方向相反，永磁磁极、软铁凸块和励磁线圈共同构成混合励磁单元69，同时，背靠背安装的两软铁凸块上的励磁线圈绕向相同，串联构成一组励磁绕组，这样，共形成1，2，…，t（t为单面上的磁极个数）个励磁绕组，这t个励磁绕组之间相邻反向串联，最后形成一个单元电机励磁绕组。单元电机励磁绕组中通入正向电流使一侧永磁磁极的磁场加强时（气隙磁增强），另一侧的永磁磁极的磁场减弱（气隙磁场减弱），反之也成立。在应用过程中，通入单元电机励磁绕组中的电流可以根据气隙大小来确定。上述背靠背安装的两块永磁体的磁化方向也可相同，但同时，这两块永磁体后面的两个凸块上的励磁线圈绕向须相反。

实施例2：

如图2所示，气隙导向轮组20设置在动子架28的前后侧面上，气隙导向轮组20的定位轮I由两个平行的小轮构成，这两个小轮分别与U型支撑总成1的正侧面的条形凹槽的左右侧壁滚动接触。气隙导向轮组20的定位轮II由两个平行的小轮构成，这两个小轮分别与两列制动导向轨21的横向内端面滚动接触，气隙导向轮组20用以保证直线电机定子19与直线电机动子18之间的气隙。

U型支撑总成1的正侧面的条形凹槽正中央设置条状的制动轨27，制动轨27与设置在动子架28的后侧面上的制动器14相配合，实现制动功能。在制动器14上方对应位置设置安全钳，安全钳与制动轨27相配合。

其余结构同实施例1。

实施例3：

如图3所示，制动器14设置在动子架28的前侧面上，且与制动导向轨21相配合。

前后防倾轮组22对称设置在U型架Ⅱ23的左右端部，前后防倾轮组22的左支撑轮组由两个平行的小轮构成，这两个小轮分别与导向轨21的左端前后侧面滚动接触，同样与之对应的，前后防倾轮组22的右支撑轮组由两个平行的小轮构成，这两个小轮分别与导向轨21的右端前后侧面滚动接触，用以防止轿厢在前后方向的倾翻。

其余结构，同实施例1。

实施例4：

如图4所示，制动器14设置在动子架28的前侧面上，且与制动导向轨21相配合。前后防倾轮组22的左右两个支撑轮对称设置在动子架28的左右侧面上，且支撑轮轴线与动子架28的左右侧面垂直。前后防倾轮组22位于U型支撑总成1的正侧面和导向制动轨21的内侧面之间，分别与这两个面滚动接触，用以防止轿厢在前后方向的倾翻。

其余结构，同实施例1。

实施例5：

如图5所示，所述的固定U型支撑总成1连同固定其上的定子18、导向轨、制动导向轨21沿直线电机法向方向并排间隙设置在井壁59上或分别相对设置在轿厢两侧的井壁59上，动子19、动子架、U型架Ⅱ23、轿厢架、定位轮、前后防倾轮组22、制动器14、安全钳与固定于U型支撑总成1之上的定子18、导向轨、制动导向轨21配合设置，轿厢与轿厢架连接。其余结构，同实施例1-4。

Claims (11)

1.直驱电梯系统，包括与轿厢架连接的直线电机动子及与电梯井壁固定的直线电机定子，其特征在于：所述直线电机定子对称设置在固定U型支撑总成的左右两侧内臂上，所述的直线电机动子与直线电机定子相配合，并背靠背设置在动子架上，每一侧的一个定子和一个动子相对应，两侧形成双边电机结构。

2.根据权利要求1所述的直驱电梯系统，其特征在于：所述的动子架为矩形管，矩形管的四周管壁上设置窗口，相对两侧窗口之间的横梁用于固定部件，另外相对两侧的窗口便于安装部件。

3.根据权利要求1所述的直驱电梯系统，其特征在于：所述的固定U型支撑总成的相互平行两臂的顶端面分别固定制动导向轨，并与两臂形成“T”型。

4.根据权利要求3所述的直驱电梯系统，其特征在于：所述直线电机的法向方向为X轴，运动方向为Z轴，与XZ平面垂直的方向为Y轴方向，所述与XZ平面平行的两个制动导向轨之间设置间隙，该间隙内设置与动子架固定的定位轮Ⅰ和制动器、安全钳，制动器、安全钳与两个制动导向轨配合，动子架上定位轮Ⅰ另一对称侧固定定位轮Ⅱ，定位轮Ⅱ位于固定U型支撑总成底部凹槽内，动子架设置定位轮Ⅰ的一侧连接U型梁Ⅱ，U型梁Ⅱ的两个内侧面上分别设置与两个制动导向轨配合的前后防倾轮组，在Z轴方向上，定位轮Ⅰ与制动器、安全钳、前后防倾轮组为间隔设置。

5.根据权利要求3所述的直驱电梯系统，其特征在于：所述直线电机的法向方向为X轴，运动方向为Z轴，与XZ平面垂直的横向方向为Y轴方向，所述与XZ平面平行的两个制动导向轨之间设置间隙，该间隙内设置与动子架固定的定位轮Ⅰ，动子架上定位轮Ⅰ另一对称侧固定定位轮Ⅱ，定位轮Ⅱ位于固定U型支撑总成底部凹槽内，动子架设置定位轮Ⅰ的一侧连接U型梁Ⅱ，U型梁Ⅱ的两个内侧面上分别设置与两个制动导向轨配合的制动器、安全钳，在动子架与直线电机之间，分别设置沿X轴方向为转轴的前后防倾轮，制动器、安全钳与前后防倾轮在Z轴方向上间隙设置。

6.根据权利要求3所述的直驱电梯系统，其特征在于：所述直线电机的法向方向为X轴，运动方向为Z轴，与XZ平面垂直的横向方向为Y轴方向，所述与XZ平面平行的两个制动导向轨之间设置间隙，该间隙内设置与动子架固定的定位轮Ⅰ和制动器、安全钳，制动器、安全钳与两个制动导向轨配合，动子架上定位轮Ⅰ的另一对称侧固定定位轮Ⅱ，定位轮Ⅱ位于固定U型支撑总成底部凹槽内，在动子架与直线电机之间，分别设置沿x轴方向为转轴的前后防倾轮，前后防倾轮组与定位轮、制动器、安全钳在z轴方向上间隙设置。

7.根据权利要求1所述的直驱电梯系统，其特征在于：所述的固定U型支撑总成的底面固定制动导向轨，所述的固定U型支撑总成相互平行两臂的顶端面分别固定导向轨并与两臂成“T”形，所述直线电机的法向方向为X轴，直线电机的运动方向为Z轴，与XZ平面垂直的方向为Y轴方向，所述与XZ平面平行的两个导向轨之间设置间隙，该间隙内设置与动子架固定的定位轮Ⅰ，动子架上定位轮Ⅰ另一侧固定定位轮Ⅱ和制动器、安全钳，制动器、安全钳设置与制动导向轨配合，定位轮Ⅱ位于固定U型支撑总成底部凹槽内，在动子架与直线电机之间，分别设置沿X轴方向为转轴的前后防倾轮，定位轮与前后防倾轮组、安全钳、制动器在Z轴方向间隙设置。

8.根据权利要求4-7中任一权利要求所述的直驱电梯系统，其特征在于：所述的定位轮Ⅰ和定位轮Ⅱ分别为一个或者并列两个。

9.根据权利要求1所述的直驱电梯系统，其特征在于：所述直线电机为永磁与电励磁混合励磁直线电机，用于在法向X方向磁悬浮定位，并同时提供提升力。

10.根据权利要求9所述的直驱电梯系统，其特征在于：所述动子架与固定U型支撑总成底面和与固定U型支撑总成相互平行两臂的顶端面成“T”形的两导向轨之间设置永磁与电励磁混合励磁体，永磁与电励磁混合励磁体沿运动方向间隙或无间隙设置于动子架前后侧面的左右两侧，并与固定U型支撑总成底面和两导向轨后侧面的铁磁加工面或铁磁板保持固定气隙配合设置，用于在横向y方向磁悬浮定位。

11.根据权利要求1-7、9-10中任一权利要求所述的直驱电梯系统，其特征在于：所述的固定U型支撑总成连同固定其上的定子、导向轨、制动导向轨沿直线电机法向方向并排间隙设置在井壁上或分别相对设置在轿厢两侧的井壁上，动子、动子架、U型架Ⅱ、轿厢架、定位轮、前后防倾轮组、制动器、安全钳与固定于U型支撑总成之上的定子、导向轨、制动导向轨配合设置，轿厢与轿厢架连接。