一种平能电梯的制作方法

1.本发明涉及电梯技术领域，更具体地说，它涉及一种平能电梯。


背景技术：

2.现在的电梯按不同的分类方法种类繁多，但原理基本是一样的:轿厢与对重通过曳引钢索连接，通过对钢索的控制实现电梯的运行。
3.现在的电梯安全性不足，轿厢快速滑落、甚至坠毁造成人员伤亡的重大电梯事故不时见诸报端，由于突然停电被关电梯等轻微安全事件更是常有不怪。原因如下：
4.原因一，现在的电梯的曳引钢索的一物多用——是对重拉绳、动力传递绳、刹车力传递绳，钢索受力巨大而复杂，一旦断裂则意味着事故。
5.原因二，现在的电梯自身不带备用电源，一旦外电断电会造成许多问题的出现。
6.现在的电梯没有一个能量回收系统，电梯运行时巨大的可回收能量被白白浪费掉了
7.因此，亟需一种平安且节能的电梯。平安且节能的电梯简称为平能电梯。


技术实现要素：

8.本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种安全性高的平能电梯。
9.本发明的技术方案是：一种平能电梯，包括轿厢本体，所述轿厢本体的两侧分别设第一导轨、对重机构，所述轿厢本体设有活动连接所述第一导轨的轿厢轨道滑动支座、驱动所述轿厢本体沿所述第一导轨上下运动的驱动单元、在所述轿厢本体需要刹车或减速时进行发电的发电单元，所述轿厢本体与第一导轨之间分别设有刹车机构、限速器机构，所述轿厢本体的上方设有滑轮，所述轿厢本体的顶部设有绕过所述滑轮并连接所述对重机构的柔性连接件，所述轿厢本体设有控制模块、蓄电池，所述控制模块电性连接所述驱动单元、发电单元、刹车机构、蓄电池，所述刹车机构电性连接所述限速器机构。
10.作为进一步地改进，所述对重机构包括压重块、连接所述压重块的对重架，所述对重架活动连接有与所述第一导轨方向一致的第二导轨，所述对重架与所述柔性连接件连接。
11.进一步地，所述驱动单元包括旋转机构、连接所述旋转机构的转轴的第一驱动轮，所述旋转机构连接所述轿厢本体，所述第一驱动轮与第一导轨之间通过齿轮齿条结构啮合连接。
12.进一步地，所述发电单元与旋转机构之间组成电动及发电一体机。
13.进一步地，所述电动及发电一体机通过自动变速箱连接所述第一驱动轮。
14.进一步地，所述刹车机构包括轨道刹车机构，所述轨道刹车机构包括第一外支架，所述第一外支架内部设有滑动连接的第一刹车臂，所述第一刹车臂的一端设有第一刹车部，所述第一刹车臂一侧设有滑动连接的第一刹车块，所述第一刹车部、第一刹车块分别位
于所述第一导轨的两侧，所述第一外支架远离所述第一导轨的一侧设有驱动所述第一刹车部、第一刹车块压紧所述第一导轨的动力单元。
15.进一步地，所述刹车机构包括保险刹车机构，所述保险刹车机构包括第二外支架，所述第二外支架内部设有滑动连接的第二刹车臂，所述第二刹车臂的一端设有第二刹车部，所述第二刹车臂一侧设有活动连接的第二刹车块，所述第二刹车部、第二刹车块分别位于所述第一导轨的两侧，所述第二外支架远离所述第一导轨的一侧设有连接所述第二刹车块的电磁锁，所述第二刹车臂远离所述第一导轨的一端设有顶紧所述第二刹车块的第二弹簧。
16.进一步地，所述限速器机构包括限速器、接触连接所述第一导轨的第二驱动轮，所述限速器通过传动组件连接所述第二驱动轮。
17.进一步地，所述轿厢本体的一侧设有锁定器。
18.进一步地，所述轿厢本体的下方设有缓冲器。
19.有益效果
20.本发明与现有技术相比，具有的优点为：
21.本发明将轿厢本体安装在第一导轨上，通过驱动单元驱动轿厢本体沿第一导轨上下运动，动力传递和刹车力功能由第一导轨实现，降低了柔性连接件的受力，从而提高柔性连接件的工作寿命和稳定性；通过刹车机构、限速器机构配合工作，在轿厢本体运动过快时进行主动刹车，提高安全性；通过设置发电单元、蓄电池，在轿厢本体需要刹车或减速时发电单元进行发电，并将电能保存在蓄电池，与传统电梯相比，一方面在轿厢本体下降时驱动单元不工作，可以更加省电，另一方面，蓄电池在外电断电时可以给驱动单元供电，用于电梯应急工作，进一步提高安全性。
附图说明
22.图1为本发明的俯视结构示意图；
23.图2为图1中m
‑
m线的剖视图；
24.图3为图2中a处的放大图；
25.图4为图2中b处的放大图；
26.图5为图2中c处的放大图；
27.图6为图2中d处的放大图；
28.图7为图1中n
‑
n线的剖视图；
29.图8为图7中e处的放大图；
30.图9为图7中f处的放大图；
31.图10为本发明中对重机构的俯视结构示意图；
32.图11为本发明中对重机构的右视结构示意图；
33.图12为图10中g处的放大图；
34.图13为本发明中轿厢本体的主视结构示意图；
35.图14为本发明中轿厢本体的右视结构示意图；
36.图15为本发明中轿厢轨道滑动支座的结构示意图；
37.图16为本发明中锁定器的结构示意图；
38.图17为本发明中轨道刹车机构的俯视结构示意图；
39.图18为图17中h方向的结构示意图；
40.图19为本发明中轨道刹车机构松开的结构示意图；
41.图20为本发明中轨道刹车机构刹车的结构示意图；
42.图21为本发明中保险刹车机构的俯视结构示意图；
43.图22为图21中i方向的结构示意图；
44.图23为本发明中保险刹车机构的剖视图；
45.图24为本发明中保险刹车机构松开的结构示意图；
46.图25为本发明中轿厢本体向下运动时保险刹车机构刹车的结构示意图；
47.图26为本发明中轿厢本体向上运动时保险刹车机构刹车的结构示意图；
48.图27为本发明中轿厢结构的俯视结构示意图；
49.图28为图27中k方向结构示意图；
50.图29为图27中j方向结构示意图；
51.图30为图27中l
‑
l线的剖视图；
52.图31为本发明中主吊架的结构示意图；
53.图32为本发明中第三受力梁的主视结构示意图；
54.图33为本发明中第一受力梁的右视结构示意图；
55.图34为本发明中第一受力梁的俯视结构示意图；
56.图35为本发明中第一受力梁的仰视结构示意图；
57.图36为本发明中控制模块的信号传递方框图；
58.图37为本发明中电动及发电一体机的能量回收原理图。
59.其中：1
‑
轿厢本体、2
‑
第一导轨、3
‑
对重机构、4
‑
轿厢轨道滑动支座、5
‑
滑轮、6
‑
柔性连接件、7
‑
控制模块、8
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蓄电池、9
‑
压重块、10
‑
对重架、11
‑
第二导轨、12
‑
第一驱动轮、13
‑
电动及发电一体机、14
‑
自动变速箱、15
‑
第一外支架、16
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第一刹车臂、17
‑
第一刹车部、18
‑
第一刹车块、19
‑
动力单元、20
‑
第二外支架、21
‑
第二刹车臂、22
‑
第二刹车部、23
‑
第二刹车块、24
‑
电磁锁、25
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第二弹簧、26
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限速器、27
‑
第二驱动轮、28
‑
传动组件、29
‑
锁定器、30
‑
缓冲器、31
‑
滚动体、32
‑
轿厢顶设备层、33
‑
轿厢载物层、34
‑
轿厢底电池设备层、35
‑
轨道刹车机构、36
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保险刹车机构、37
‑
第一安装部、38
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第一推杆、39
‑
第一限位部、40
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第一弹簧、41
‑
刹车皮、42
‑
锁块支架、43
‑
滑杆、44
‑
第一楔形面、45
‑
第二楔形面、46
‑
第一定位翼板、47
‑
第二定位翼板、48
‑
导向杆、49
‑
锁定器推杆、50
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锁定器支座、51
‑
主吊架、52
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第一受力梁、53
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第三受力梁、54
‑
槽板连杆、55
‑
电梯出口、56
‑
应力应变片、57
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第一横杆、58
‑
第二横杆、59
‑
第一水平杆、60
‑
第二水平杆、61
‑
竖直杆、62
‑
第二受力梁、63
‑
第一螺栓、64
‑
起吊件、65
‑
吊点槽板翼、66
‑
第三水平杆、67
‑
电梯井、68
‑
激光测距仪、69
‑
对重绳及联系电缆、70
‑
外联电缆、71
‑
缓冲限位、72
‑
对重架支座、73
‑
对重架支座连接板。
具体实施方式
60.下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
61.平能电梯即平安且节能的电梯。平能电梯理论如下：
62.1、拥有独立的多重安全保障系统：
63.安全是电梯的最根本要求，现有电梯将安全和动力、刹车等多项功能均依靠细长的曳引绳来实现的做法，事实证明是很难完全保证电梯运行的安全。因此哪怕增加一定的成本，建立独立的安全保障系统是必须的。
64.2、设有电梯自带的备用电源：
65.杜绝由于突然断电产生的诸多不良后果。
66.3、取消曳引钢索，其对重拉绳功能由轻质板带实现，动力传递、刹车力功能由主钢轨实现：
67.该改变让电梯的大幅提速和完全杜绝发生重大安全事故成为可能，使动力传输、刹车的效果更好。
68.4、能量守恒原理：
69.长期而言多少东西拉上去，就有多少东西拉下来。扣除占比较小的电能转换为机械能损耗、机械运行损耗、风阻损耗，绝大部分的能量是能回收的——这是做出能够大幅节能电梯的理论基础。在此基础上建立能量平衡回收系统以实现大幅节能的发明目标。
70.参阅图1
‑
37，一种平能电梯，用于安装在电梯井67内，包括轿厢本体1，轿厢本体1的两侧分别设第一导轨2、对重机构3，第一导轨2固定安装在电梯井67内壁。轿厢本体1设有活动连接第一导轨2的轿厢轨道滑动支座4、驱动轿厢本体1沿第一导轨2上下运动的驱动单元、在轿厢本体1需要刹车或减速时进行发电的发电单元。轿厢本体1与第一导轨2之间分别设有刹车机构、限速器机构。轿厢本体1的上方设有滑轮5，轿厢本体1的顶部设有绕过滑轮5并连接对重机构3的柔性连接件6，柔性连接件6为钢索或轻质板带，轻质板带为复合碳纤维橡胶制成，以实现当轿厢本体1上升时，对重机构3下降，当轿厢本体1下降时，对重机构3上升。轿厢本体1设有控制模块7、蓄电池8，控制模块7电性连接驱动单元、发电单元、刹车机构、蓄电池8，刹车机构电性连接限速器机构。轿厢本体1附着在第一导轨2上，驱动单元、发电单元和刹车机构附着在轿厢本体1上并将动力和刹车力作用在第一导轨2上，从而实现对轿厢本体1运动的控制。具体设计定型时要求:在完全失去对重的极端情况下，轿厢本体1能够单独承受轿厢本体1的重量并使轿厢本体1依然能够在轿厢本体1上受控低速滑行。
71.如图10
‑
12所示，对重机构3包括压重块9、连接压重块9的对重架10，对重架10活动连接有与第一导轨2方向一致的第二导轨11，第二导轨11位于对重架10的两侧，对重架10与柔性连接件6连接，第二导轨11通过对重架支座连接板73固定安装在电梯井67内壁，对重架10设有对重架支座72，重架支座72套接在第二导轨11的外围，或者，重架支座72插接在第二导轨11内，重架支座72与第二导轨11之间设有与二者接触的滚动体31，滚动体31为滚珠或滚柱。当然，重架支座72与第二导轨11之间也可以是滑动连接。
72.如图4
‑
9所示，第二导轨11的上下两端分别设有缓冲限位71，是安全辅助装置。轿厢本体1靠近对重架10的一侧设有与对重架10连接的对重绳及联系电缆69，轿厢本体1靠近第一导轨2的一侧设有外联电缆70，对重绳及联系电缆69、外联电缆70与控制模块7电性连接，外联电缆70的一端连接中间楼层，可以减少外联电缆70的长度，从而减少重量，对重绳及联系电缆69用于平衡柔性连接件6和外联电缆70由于电梯高度不同形成的对重偏差。
73.轿厢本体1的下方设有缓冲器30，对重机构3的下方也设有缓冲器30，起到缓冲保护的作用。
74.轿厢本体1的顶部设有电性连接控制模块7的激光测距仪68，激光测距仪68的数量
为两个，分别安装在轿厢本体1的同一侧或对角线，电梯井67的顶部设有与激光测距仪68对应的反光件，激光测距仪68用于随时感知轿厢本体1的精确位置、运动方向、运动速度。通过对比两个激光测距仪68的相对位置变化快速检测出非正常的轿厢偏移情况，超出设定范围自动报警。
75.如图13
‑
14所示，驱动单元包括旋转机构、连接旋转机构的转轴的第一驱动轮12，旋转机构连接轿厢本体1，第一驱动轮12与第一导轨2之间通过齿轮齿条结构啮合连接，具体为，第一导轨2设有齿条结构，第一驱动轮12的外围设有齿轮结构，第一驱动轮12旋转或以使驱动轿厢本体1沿第一导轨2上下运动。
76.在一个实施例中，发电单元与旋转机构之间组成电动及发电一体机13，电动及发电一体机13通过自动变速箱14连接第一驱动轮12。优选的，电动及发电一体机13采用现有成熟的永磁电动和发电一体机。当轿厢本体1下降时，第一驱动轮12旋转并倒拖电动及发电一体机13进行发电，并将电能保存在蓄电池8。与传统电梯相比，一方面在轿厢本体下降时驱动单元不工作，可以更加省电，另一方面，蓄电池8在外电断电时可以给驱动单元供电，用于电梯应急工作，本发明的使用安全性高。
77.在一个实施例中，驱动单元、发电单元均为独立结构，旋转机构为电机或液压马达。旋转机构通过自动变速箱14连接第一驱动轮12。发电单元包括发电机、连接发电机的转轴的第三驱动轮，发电机连接轿厢本体1，第三驱动轮与第一导轨2之间通过齿轮齿条结构啮合连接，当轿厢本体1下降时，第三驱动轮旋转并带动发电机进行发电。自动变速箱8能实时将动力切换到最佳传动比，起到节能降耗的效果。
78.优选的，自动变速箱8为球伞弧锥自动变速箱：具有体积小、速比度大等优点。
79.在一个实施例中，驱动单元为直线电机。
80.如图15所示，轿厢轨道滑动支座4套接在第一导轨2外围；或者，轿厢轨道滑动支座4插接在第一导轨2内；轿厢轨道滑动支座4与第一导轨2之间设有与二者接触的滚动体31，滚动体31为滚珠或滚柱。当然轿厢轨道滑动支座4与第一导轨2之间也可以是滑动连接。
81.如图16所示，轿厢本体1的一侧设有锁定器29，锁定器29包括锁定器推杆49、锁定器支座50，锁定器推杆49安装在轿厢本体1，锁定器推杆4由控制模块7控制电磁推杆或电动推杆或伺服电缸或液压缸推动插入到锁定器支座50内，锁定器支座50为多个，分别安装在各楼层的轿厢本体1对应的停止位置，当轿厢本体1的门打开时，锁定器推杆49插入到锁定器支座50内进行锁定，当轿厢本体1的门关闭时，锁定器推杆49离开到锁定器支座50进行解锁，可以保障轿厢停滞楼层的准确定位和不会由于轿厢荷载的变化发生滑移。
82.如图17
‑
20所示，刹车机构包括轨道刹车机构35，轨道刹车机构35包括第一外支架15，第一外支架15内部设有滑动连接的第一刹车臂16，第一刹车臂16的一端设有第一刹车部17，第一刹车臂16一侧设有滑动连接的第一刹车块18，第一刹车部17、第一刹车块18分别位于第一导轨2的两侧，第一外支架15远离第一导轨2的一侧设有驱动第一刹车部17、第一刹车块18压紧第一导轨2的动力单元19。控制模块7电性连接动力单元19，用于轿厢刹车控制。
83.动力单元19为电磁推杆或电动推杆或伺服电缸或液压缸，动力单元19的推杆伸出端连接第一刹车块18，另一端连接第一刹车臂16远离第一刹车部17的一端。当动力单元19的推杆伸出时，驱动第一刹车部17、第一刹车块18压紧第一导轨2实现刹车；当动力单元19
的推杆缩回时，驱动第一刹车部17、第一刹车块18离开第一导轨2实现松开刹车。
84.第一刹车臂16远离第一刹车部17的一端设有第一安装部37，第一安装部37活动贯穿有第一推杆38，第一推杆38的一端顶紧第一刹车块18，另一端设有第一限位部39，第一安装部37与第一限位部39之间的第一推杆38外围套设有第一弹簧40，第一弹簧40的两端分别顶紧第一安装部37、第一限位部39。当动力单元19的推杆缩回时，在第一弹簧40的弹力的作用下，第一刹车部17、第一刹车块18自动离开第一导轨2。
85.第一刹车部17、第一刹车块18靠近第一导轨2的一侧均设有刹车皮41。第一外支架15内设有第一定位翼板46，第一定位翼板46位于第一刹车臂16靠近第一推杆38的一侧，用于对第一刹车臂16进行定位和导向。
86.如图21
‑
26所示，刹车机构包括保险刹车机构36，保险刹车机构36包括第二外支架20，第二外支架20内部设有滑动连接的第二刹车臂21，第二刹车臂21的一端设有第二刹车部22，第二刹车臂21一侧设有活动连接的第二刹车块23，第二刹车部22、第二刹车块23分别位于第一导轨2的两侧，第二外支架20远离第一导轨2的一侧设有连接第二刹车块23的电磁锁24，第二刹车臂21远离第一导轨2的一端设有顶紧第二刹车块23的第二弹簧25。当电磁锁24得电时，第二刹车部22、第二刹车块23离开第一导轨2实现松开刹车；当电磁锁24失电时，在第二弹簧25弹力的作用下，第二刹车部22、第二刹车块23压紧第一导轨2实现刹车。第二弹簧25内插接有导向杆48。控制模块7电性连接电磁锁24，用于轿厢刹车控制。启动保险刹车的三种情况是：完全断电、电梯超速——限速器机构触动开启、控制模块7发出指令。
87.第二刹车块23的外围设有锁块支架42，锁块支架42与第二刹车臂21滑动连接，第二弹簧25顶紧锁块支架42，锁块支架42设有竖直布置并活动贯穿第二刹车块23的滑杆43，第二刹车块23的顶部、底部分别设有第一楔形面44，第二刹车臂21的顶部、底部分别设有与第一楔形面44相适配的第二楔形面45。当轿厢本体1向下运动且时电磁锁24失电时，在第二弹簧25弹力的作用下，第二刹车部22、第二刹车块23压紧第一导轨2，在摩擦力的作用下，第二刹车块23沿滑杆43向上滑动，在第一楔形面44与第二楔形面45的作用下，刹车越来越紧，直到轿厢本体1停止，如图25所示。当轿厢本体1向上运动且时电磁锁24失电时，第二刹车块23沿滑杆43向下滑动，如图26所示。
88.第二刹车部22、第二刹车块23靠近第一导轨2的一侧均设有刹车皮41。第二外支架20内设有第二定位翼板47，第二定位翼板47位于第二刹车臂21靠近第二弹簧25的一侧，用于对第二刹车臂21进行定位和导向。
89.如图14所示，限速器机构包括限速器26、接触连接第一导轨2的第二驱动轮27，限速器26通过传动组件28连接第二驱动轮27。传动组件28为皮带传动组件或链传动组件或齿轮传动组件。限速器26采用现有成熟的产品，当限速器26的转速达到设定转速时，限速器甩臂触断保险刹车机构36的电源实现刹车，以起到失速保护的作用。
90.如图27
‑
35所示，轿厢本体1包括轿厢结构，轿厢结构包括两个平行间隔布置的主吊架51，两个主吊架51的一侧分别设有将二者连接并自上而下间隔布置的第一受力梁52、第三受力梁53，另一侧设有将二者连接的槽板连杆54，主吊架51、第一受力梁52、第三受力梁53、槽板连杆54之间形成轿厢主体结构，轿厢主体结构为长方体框架结构。第一受力梁52、第三受力梁53的中部分别设有轿厢轨道滑动支座4。第三受力梁53设有测重力机构，主吊架51设有电梯出口55，可以是一个主吊架51设有电梯出口55，也可以是两个主吊架51设
有电梯出口55，电梯出口55位于第一受力梁52、第三受力梁53之间。
91.在本实施例中，测重力机构包括两个分别位于第三受力梁53顶部和底部的应力应变片56，两个应力应变片56电性连接控制模块7，两个应力应变片56之间形成重力差方式检测，即根据两个应力应变片56之间的差值得到轿厢内的载重量。应力应变片56位于第三受力梁53的中轴线上，且两个应力应变片56在同一竖直线上，可以保证对轿厢荷载测量的准确性。两个应力应变片56的长度方向与第三受力梁53的长度方向一致。第一受力梁52、第三受力梁53分别位于主吊架51的顶部、底部，槽板连杆54有两个，分别位于主吊架51的顶部、底部。
92.主吊架51内设有上下间隔布置的第一横杆57、第二横杆58，第一横杆57设有多个水平间隔布置的第一水平杆59，第二横杆58设有多个水平间隔布置的第二水平杆60，第一水平杆59、第二水平杆60将轿厢主体结构分隔出轿厢顶设备层32、轿厢载物层33、轿厢底电池设备层34，轿厢顶设备层32用于安装电器控制设备，轿厢载物层33用于载人或载物，电梯出口55位于轿厢载物层33，轿厢底电池设备层34用于安装电池，以实现平能电梯进行能量回收。
93.轿厢载物层33靠近第一受力梁52的一侧、靠近槽板连杆54的一侧均设有竖直杆61，当只有一个主吊架51设有电梯出口55时，轿厢载物层33远离电梯出口55一侧均设有竖直杆61，竖直杆61作为轿厢的防护骨架。主吊架51的底部设有第三水平杆66，第一水平杆59、第二水平杆60、第三水平杆66为方钢结构。
94.两个主吊架51的一侧还设有将二者连接的第二受力梁62，第二受力梁62位于第一横杆57处，第二受力梁62用于支撑轿厢顶设备层32内的电器控制设备，以提高轿厢顶设备层32的工作强度。
95.第一受力梁52、第二受力梁62、第三受力梁53、槽板连杆54为方钢结构，第一受力梁52、第二受力梁62、第三受力梁53、槽板连杆54与主吊架51之间均通过第一螺栓63连接，方便装配。主吊架51的顶部设有用于连接起吊件64的吊点槽板翼65，起吊件64用于柔性连接件6吊起整个轿厢，起吊件64与吊点槽板翼65通过螺栓连接。通过第一受力梁52、第三受力梁53梁将轿厢结构支撑在第一导轨2上，在第三受力梁53设置测重力机构可以保证对轿厢荷载测量的准确性。
96.本发明还包括轿厢操作面板、楼层操作面板，轿厢操作面板安装在轿厢本体1内，楼层操作面板安装在各楼层，轿厢操作面板、楼层操作面板用于用户选择楼层运动信息、楼层信息显示，轿厢本体1内设烟感和温感，控制模块7与梯外消防系统连接，接受消防指令对电梯进行控制。
97.驱动单元连接电源转换开关，电源转换开关的一端连接电网，蓄电池8通过功率转换器连接电源转换开关的另一端，控制模块7连接电源转换开关的控制端，可以实现切换电网或蓄电池8对驱动单元进行供电。
98.现在的高速电梯一般是2m/s，超高速电梯只做到5m/s。本发明在自动变速箱的加持下，电动及发电一体机的动能转换效率会更高，因此将电梯速度提高50％：高速电梯做到3m/s，超高速电梯做到7.5m/s。是合理而且是完全可以做到的。
99.现有的电梯耗能巨大，本发明可以实现能量回收功能，实现比现有同类型电梯节能30％以上。
100.依据能量守恒原理，电能转换为机械能损耗约7％、机械运行损耗约10％、风阻损耗约5％，可回收能量约78％。对能量回收产生的节能效果估算如下：
101.可回收能量的70％转换为储备电能，储备电能70％转换为使用电能，计算0.78*0.7*0.7＝0.382，则比现有的电梯约节能38.2％，因此比现有同类型电梯节能30％以上是完全可以实现的。
102.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。