电梯无线电力传输系统的制作方法

本公开涉及电梯系统，并且更具体地说涉及电梯系统的无线电力传输系统。

自推进电梯系统，也称为无绳电梯系统，在用于捆扎系统的绳索的质量过高和/或在单个井道中需要多个电梯轿厢的某些应用(例如，高层建筑)中是有用的。电梯轿厢通常需要电力以用于通风、照明系统、控制单元、通信单元并给安装在例如电梯轿厢控制器上的电池组再充电。现有系统使用移动电缆或集电器/滑块来将移动电梯轿厢与沿电梯井道分布的电力线连接。

技术实现要素：

根据本公开的一个非限制性实施方案的电梯系统包括：电梯轿厢，其设置在沿轴向方向上延伸的井道中并布置来沿着井道移动；次级谐振线圈，其安装到电梯轿厢并且被配置来获得感应电动势且输出电压或电流；多个初级谐振线圈，其沿着井道分布并且被配置来在多个谐振线圈中的初级谐振线圈邻近次级谐振线圈且被选择性地通电时将电力传输到次级谐振线圈；以及控制系统，其被配置来对多个初级谐振线圈进行选择并通电，控制系统包括多个开关，多个开关中的每一个与多个初级谐振线圈中的相应一个相关联，并且其中多个开关选择性地闭合以便对与电梯轿厢的位置相关联的多个初级谐振线圈中所选择的一个通电。

除了前述实施方案之外，控制系统包括控制器，其被配置来控制多个开关以便基于电梯轿厢的位置对多个初级谐振线圈进行选择性通电。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，多个开关是智能开关。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，多个开关被配置来在检测到多个初级谐振线圈中的初级谐振线圈上的电容、电感或阻抗中的至少一个的改变时顺序地闭合。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，多个开关各自包括电容传感器、电感传感器或阻抗传感器。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，多个开关中的每一个包括电感传感器，并且多个开关被配置来在检测到多个初级谐振线圈中的初级谐振线圈上的电感改变时顺序地闭合。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，控制系统包括高频换流器，其被配置来给多个初级谐振线圈供电。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，高频换流器输出在约1kHz至1MHz范围内的电力。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，高频换流器输出在约50kHz至500kHz范围内的电力。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，电梯系统包括传输给次级谐振线圈的电力，其为高频电力；以及无源谐振部件，其由电梯轿厢承载并且被配置来从次级谐振线圈接收高频电力并存储电力。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，电梯系统包括传输给次级谐振线圈的电力，其为高频电力；以及谐振部件，其由电梯轿厢承载并且被配置来从次级谐振线圈接收高频电力并减轻可变耦合系数的影响。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，电梯系统包括传输给次级谐振线圈的电力，其为高频电力；以及电力换流器，其由电梯轿厢承载并且被配置来将次级谐振线圈所感应的高频电力的频率转换成负载的所需频率。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，电力换流器将AC电力提供到电梯轿厢的AC负载。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，电梯系统包括传输给次级谐振线圈的电力，其为高频电力；电力换流器，其由电梯轿厢承载并且被配置来将高频电力转换成DC电力；以及能量存储设备，其由电梯轿厢承载并且被配置来接收并存储来自电力换流器的DC电力。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，电梯系统包括DC电梯轿厢负载，其被配置来从能量存储设备接收DC电力。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，电梯系统包括多个永磁体，其由电梯轿厢承载，并且其中多个初级谐振线圈被配置来在接近多个永磁体时顺序地推进井道中的电梯轿厢。

根据另一个非限制性实施方案的用于向被构造来在井道中移动的电梯轿厢感应地传输电力的无线电力传输系统，所述无线电力传输系统包括：次级谐振线圈，其安装到电梯轿厢并且被配置来获得感应电动势且输出电流；多个初级谐振线圈，其沿着井道分布并且被配置来在多个谐振线圈中的初级谐振线圈邻近次级谐振线圈且被选择性地通电时将电力传输到次级谐振线圈；电源，其被配置来输出电力；以及高频换流器，其被配置来将电力转换成频率在1kHz至1MHz范围内的高频电力并且将高频电力输出到初级谐振线圈。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，无线电力传输系统包括电力换流器，其由电梯轿厢承载并且被配置来降低频率。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，无线电力传输系统包括电力换流器，其由电梯轿厢承载并且被配置来将次级谐振线圈所感应的高频电力转换成DC电力。

替代地或除此之外，在前述实施方案中，无线电力传输系统包括控制系统，其被配置来对多个初级谐振线圈进行选择并通电，控制系统包括多个开关，多个开关中的每一个与多个初级谐振线圈中的相应一个相关联，并且其中多个开关选择性地闭合以便对与电梯轿厢的位置相关联的多个初级谐振线圈中所选择的一个通电。

前述特征和元件可以各种组合非排他性地进行组合，除非另有明确指示。根据以下描述和附图，这些特征和元件及其操作将变得更为明显。然而，应理解下述描述和附图意图在本质上是示例性的并且是非限制性的。

附图说明

各种特征通过公开的非限制性实施方案的下述详述对于本领域技术人员将变得显而易见。详细说明所附的附图可简述如下：

图1示出了在示例性实施方案中的多轿厢电梯系统；

图2是示例性实施方案中的轿厢和线性推进系统的部分的俯视图；

图3是线性推进系统的示意图；并且

图4是电梯系统的无线电力传输系统的示意图。

具体实施方式

被转让给与本公开相同的受让人并且在与本公开相同的日期提交的以下专利申请全文以引用方式并入本文中(通过案卷号来识别)：77961US01(U320462US)；78887US01(U320410US)；78800US01(U320415US)；和77964US01(U320409US)。

图1描绘了示例性实施方案中的自推进或无绳电梯系统20，所述自推进或无绳电梯系统20可用在具有多个层面或楼层24的结构或建筑物22中。电梯系统20包括具有由结构22限定的边界的井道26和适于在井道26中行进的至少一个轿厢28。井道26可包括，例如，三个通道30、32、34，各自沿着相应的中央轴线35延伸，其中任意数量的轿厢28在任一个通道中并且沿着任意数量的行进方向(例如，向上和向下)行进。例如并且如所示出，通道30、34中的轿厢28可沿着向上方向行进并且通道32中的轿厢28可沿着向下的方向行进。

在顶部楼层24上方的是上部转接站36，这便于电梯轿厢28的水平运动，以便在通道30、32、34之间移动轿厢。在第一楼层24下方的是下部转接站38，这便于电梯轿厢28的水平运动，以便在通道30、32、34之间移动轿厢。应当理解，上部转接站36和下部转接站38可分别定位在顶部楼层24和第一楼层24而不是高于和低于顶部楼层和第一楼层，或者可定位在任一个中间楼层。另外，电梯系统20可包括垂直定位在上部转接站36与下部转接站38之间并且类似于上部转接站36和下部转接站38的一个或多个中间转接站(未示出)。

参考图1至图3，使用线性推进系统40推进轿厢28，所述线性推进系统40具有至少一个固定的初级部分42(例如，在图2中示出安装在轿厢28的相反侧上的两个)、移动的次级部分44(例如，在图2中示出安装在轿厢28的相反侧上的两个)和控制系统46(见图3)。初级部分42包括多个绕组或线圈48，所述绕组或线圈48安装在井道26中通道30、32、34的一侧或两侧处。每个次级部分44包括安装到轿厢28的两排相对的永磁体50A、50B。初级部分42被提供来自控制系统46的驱动信号以便生成磁通，所述磁通将力施加在次级部分44上以便控制轿厢28在其相应通道30、32、34中的移动(例如，向上、向下移动或保持静止)。初级部分42的多个线圈48通常定位在相对排的永磁体50A、50B之间并且与相对排的永磁体50A、50B间隔开。应当设想并理解，任意数量的次级部分44可安装到轿厢28，并且任意数量的初级部分42可在任意数量的配置中与次级部分44相关联。

参考图3，控制系统46可包括电源52、驱动器54、总线56和控制器58。电源52通过总线56电耦合到驱动器54。在一个非限制性实例中，电源52可以是直流电流(DC)电源。DC电源52可使用存储装置(例如，电池组、电容器)来实现，并且可以是调节来自另一个来源的电力的有源装置(例如，整流器)。驱动器54可从总线56接收DC电力并且可向线性推进系统40的初级部分42提供驱动信号。每个驱动器54可以是将来自总线56的DC电力转换成多相位(例如，三相位)驱动信号的换流器，所述多相位驱动信号被提供到初级部分42的相应区段。初级部分42被分成多个模块或区段，其中每个区段与相应驱动器54相关联。

控制器58向每个驱动器54提供控制信号以便控制驱动信号的生成。控制器58可使用脉冲宽度调制(PWM)控制信号来控制驱动器54生成驱动信号。控制器58可使用被编程来生成控制信号的基于处理器的装置实现。控制器58也可以是电梯控制系统或电梯管理系统的部分。控制系统46的元件可在单个集成模块中实现，和/或沿着井道26分布。

参考图4，电梯系统20的无线电力传输系统60可用来为电梯轿厢28中或电梯轿厢28上的负载61供以电力。电力传输系统60可以是控制系统46的整体部分，由此分享各种部件，诸如控制器58、总线56、电源52和线性推进系统40的部分(诸如初级部分42和其他部件)。可替代地，无线电力传输系统60可总体独立于控制系统46和/或线性推进系统40。电力负载61可以是可在例如约60Hz的传统低电力频率下操作的交流(AC)负载，诸如风扇。替代地或除此之外，负载61可包括直流(DC)负载，例如像发光二极管(LED)灯和显示器。

无线电力传输系统60可包括电源62、换流器64(可以是高频率换流器)、用于传输来自换流器64的电力(例如，高频率电力)的至少一个导体66、多个开关68以及多个初级谐振线圈70(可通常是初级部分42)。初级谐振线圈70中的每一个与多个开关68中的相应一个相关联。电力传输系统60还可包括控制器72，所述控制器72可以是控制器58的部分。控制器72可被配置来选择性地和/或顺序地将开关68放置或保持在关闭位置(即，电路断开)中和/或开启位置(即，电路闭合)中。电源62可以是电源52并且还可以是具有任意频率(即，低或高)的DC或AC类型。

换流器64可被配置来将电源62输出的电力转换成高频率电力，用于通过将高频率电力传输通过导体66而实现初级谐振线圈70的受控制和顺序的通电。更具体地说，如果电源62是DC电源，则换流器64可将DC电力转换成AC电力并且为规定的高频率。如果电源62是具有(例如)诸如60Hz的低频率的AC电源，则换流器64可将所述频率增大到所希望的高频率值。对于本公开来说，所希望的高频率可落在大约1kHz至1MHz的范围内。无线电力传输的高频率可基于待传输的电力量、初级线圈和次级线圈的尺寸以及电力传输的间隙进行选择。电力传输频率的优选范围的一个实例可为约50kHz至500kHz。

无线电力传输系统60还可包括通常在电梯轿厢28中或由电梯轿厢28承载的部件。此类部件可包括次级谐振线圈74，所述次级谐振线圈74被配置来在通电的初级谐振线圈70接近所述次级谐振线圈74时感应出电流；谐振部件76，所述谐振部件76可以是有源的和/或无源的；电力换流器78以及能量存储设备80，所述能量存储设备80可被利用来为AC和/或DC负载61存储电力。次级谐振线圈74可在所述线圈接近通电的初级谐振线圈74时获得感应电动势(EMF)或电压。初级谐振线圈70在相应开关68基于电梯轿厢28和次级谐振线圈74的接近度而闭合时被通电。

每个开关68可通过通路82由控制器72控制，所述通路82可以是有线或无线的。可替代地，或其一些组合，开关68可以是智能开关，每个智能开关包括感测指示次级谐振线圈74的接近度的参数的传感器84。例如，传感器84可以是电感传感器，所述电感传感器被配置来感测相关联的初级谐振线圈70上的电感的变化，所述电感的变化指示次级谐振线圈74的接近位置。可替代地，传感器84可以是电容传感器，所述电容传感器被配置来感测相关联的初级谐振线圈70上的电容的变化，所述电容的变化指示次级谐振线圈74的接近位置。在另一个实施方案中，控制器72可采取有限的控制并且开关68可仍然是智能开关。例如，控制器72可控制给定的开关保持闭合的持续时间；然而，所述开关在以下意义上是“智能的”：它们可被配置来基于其局部智能、在有或没有控制器指令来这样做的情况下移动到闭合位置或断开位置。另外应当考虑和理解，传感器84可替代地为电感或阻抗传感器。

在次级谐振线圈74上感应出的AC电压通常处在初级谐振线圈70的高频率处。利用高频率电力(即，与低频率相反)使初级谐振线圈70通电的能力可优化所感应出的电力从初级谐振线圈70传输到次级谐振线圈74的效率。此外，高频率电力通常便于许多系统部件的尺寸减小，所述系统部件诸如为线圈70、74、谐振部件76和换流器78等等。部件的尺寸减小改善系统的包装并且可减轻电梯轿厢28的重量。于2014年11月27日在专利合作条约下公开的、于2013年5月21日提交的、并且转让给美国康乃迪克州的Otis Elevator Company of Farmington的国际专利申请WO 2014/189492以其整体通过引用并入本文中。

谐振部件76可为无源的，具有固定值，或者可为有源的，具有有源控制的可变值。作为无源谐振部件76，所述部件在性质上通常是电容器并且能够以AC电力进行操作。作为有源谐振部件76，所述部件76被配置来减轻较弱或可变耦合系数的影响(即，当次级谐振线圈74在初级谐振线圈70之间经过时变化)。也就是说，谐振部件76可被配置或操作为以下方式：其可控制输出电流和电压并因此控制来自次级谐振线圈74的电力。

电力换流器78被配置来处理从谐振部件76接收的高频率的电力。换流器78可将高频电力处理成与电梯轿厢28中的AC负载61兼容的所需频率电力(例如，约60Hz等的低电力频率)。换流器78还可用来将高频率电力转换成DC电力，所述DC电力接着存储在能量存储设备80中。能量存储设备的实例可以是一种类型的电池组。

虽然已经参考示例性实施方案描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，可以进行各种改变并且可以进行等效物替换而不脱离本公开的精神和范畴。此外，可在不脱离其实质范围的情况下进行各种修改来使本公开的教导内容适用于特定情况、应用和/或材料。因此本公开不限于本文所公开的特定实例，而是包括落在所附权利要求书的范围内的所有实施方案。