专利名称：造能型电梯的制作方法
技术领域：
本发明涉及电梯技术及再生能源利用领域，具体讲是ー种利用再生能源的造能型电梯。
背景技术：
随着现代建筑中电梯的应用越来越多，电梯节能越来越受到重视，造能型电梯的应用与推广具有巨大的经济效益和社会效益。现有的电梯节能技术一般有以下几种1、电梯曳引机驱动技术的节能，体现在从交流异步电动机驱动到永磁同步电动机驱动，从有齿轮减速箱传动到无齿轮减速箱传动；2、电梯驱动控制技术的节能，体现在从交流异步电机变极调速到交流调压调速(ACVV)，再到交流变压变频调速(VVVF) ；3能量回馈技术的节能，从不带能量回馈装置的电梯到带能量回馈装置的电梯，；4、智能管理系统的节能，从电梯待机状态的节能到电梯智能群控节能；等等。 目前已知的带能量回馈装置的电梯，在电梯中设置能量回馈装置，将电梯电动机处在发电状态运行中多余的机械能(包括势能和动能)转换成电能并会送给交流电网，使电机拖动系统在单位时间消耗电网的电能下降，从而达到节约电能的目的，并且由于不设耗能发热元件，可以使机房温度下降，可以节省机房空调的耗电量，从而进一歩节电。但是这种带能量回馈装置的电梯的节电效果虽然显著但不易量化，节电效率不统一，对于梯速较慢、额载较轻、提升高度较低的场合节能效果不明显。另ー方面高层建筑本身具有丰富的能源，如楼顶的风能或太阳能等，如不加以利用则形成极大的浪费。故目前还有人提出利用太阳能或风能给电梯供电的设想，如公开号为CN201458457U的实用新型专利，但是这种技术方案只是把太阳能发电站或风カ发电站作为电梯的供电电源，与电梯本身并无关系，而且系统庞大复杂，尤其加上太阳能发电或风カ发电投资成本巨大，因此缺乏合理性而难以实施。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供ー种节能效果好，结构简单、能有效利用楼顶风能且投资成本较低的造能型电梯。本发明提供的技术方案是本发明提供一种造能型电梯，它包括电机、变频器，所述电机通过变频器和电网连接，它还包括风轮装置和电气控制装置，所述风轮装置设在楼顶上方并通过第一可控传动装置与电机连接，所述电机还通过第二可控传动装置与电梯中的曳引轮连接，所述电气控制装置分别与第一可控传动装置、第二可控传动装置和变频器连接。所述变频器包括第一整流逆变器、第二整流逆变器和直流母线，所述电机通过第一整流逆变器与直流母线连接，所述电网通过第二整流逆变器与直流母线连接。采用这种结构，仅采用两个整流逆变器即可实现电网和直流母线之间的双向能量流动以及电机和直流母线之间的双向能量流动，结构简单。
所述变频器也可包括第一变频器、第二变频器和直流母线，所述电机通过第一变频器与直流母线连接，所述电网通过第二变频器与直流母线连接。采用这种结构，第一变频器和直流母线采用现有电梯中的变频器和直流母线，这样可以直接在现有的电梯上增设第ニ变频器来实现造能型电梯的结构和功能，成本较低。所述风轮装置包括至少ー组风轮以及风轮转轴，所述风轮均连接在风轮转轴上，所述第一可控传动装置包括第一制动器和第一离合器，所述风轮转轴通过第一制动器、第一离合器与电机转轴连接，所述第二可控传动装置包括第二制动器和第二离合器，所述电机转轴通过第二制动器、第二离合器与曳引轮连接。所述电气控制装置包括中央处理器、第一驱动电路、第二驱动电路，所述中央处理器通过第一驱动电路分别与第一可控传动装置及第ニ可控传动装置连接，所述中央处理器还通过第二驱动电路分别与第一整流逆变器及第ニ整流逆变器的控制端连接。中央处理器、第一驱动电路、第一可控传动装置及第ニ可控传动装置构成风力发电控制模块，用来使电梯在电梯状态和风カ发电状态之间进行切換。中央处理器、第二驱动电路、第一整流逆变器和第二整流逆变器构成再生能源管理模块，完成发电能量的回收、电能的并网。 作为改进，所述造能型电梯还包括储能装置，所述储能装置与电梯中的变频器连接。采用储能装置作为风カ发电机电梯能量回馈装置的储能设备，同时也作为电梯的备用电源，电网停电时能够安全维持电梯工作，免除了电网停电带来的忧患。所述储能装置与电梯中的变频器连接是指所述储能装置通过双向直流变换器和直流母线连接，所述电气控制装置还包括第三驱动电路，所述中央处理器通过第三驱动电路和双向直流变换器的控制端连接。采用这种结构储能装置可以设置为超级电容器或者蓄电池。作为优选，所述风轮装置为垂直轴风カ机。采用垂直轴风カ机，可接受任何方向来风，不需要另设偏航系统，加工成本低，产生噪声小。采用上述结构，本发明具有以下优点本发明提供ー种带有风轮装置的电梯，可以通过电气控制装置来控制第一可控传动装置和第二可控传动装置，电梯正常运行时，控制第一可控传动装置使风轮和电机之间断开，控制第二可控传动装置使电机和曳引轮之间联动，电梯正常运行，此时通过电气控制装置与变频器的连接实现能量反馈，即可将电梯电动机处在发电状态下产生的电能并入电网。当电梯停运时，控制第一可控传动装置使风轮与电机联动，控制第二可控传动装置使电机与曳引机之间断开，此时电梯作为风カ发电机运行，产生的电能通过变频器进入到直流母线中，再通过变频器并入电网。这种造能型电梯，不仅节能效果好，而且还能够利用建筑物屋顶的风能提供取之不尽、用之不竭的再生能源进行发电。就电梯本身用电而言，其统计节能效率可以超过80%，节能效果更好，就风カ发电而言，只需要增设风轮装置即可，不需要另外设置风カ发电站，结构简単，大大降低了系统的投资成本，同等产能下降低成本70%以上，从资源利用上说，不仅利用了高层建筑丰富的风能资源，而且开发了高层建筑中必不可少的电梯资源，避免资源浪费。从环境保护而言，提供了ー种无污染、可再生的清洁能源技术，降低了传统能源消耗，減少城市的有害物质的排放。
附图I为本发明造能型电梯的部分结构原理图；附图2为本发明造能型电梯的电气控制装置的原理方框图；附图3为本发明造能型电梯的实施例之一的结构示意图；附图4为本发明造能型电梯的实施例之ニ的结构示意图；
附图5为本发明造能型电梯的实施例之三的结构示意图；如图所示1、风轮，2、风轮转轴，3、第一制动器，4、第一离合器，5、电机，6、第二离合器，7、第二制动器，8、曳引轮，9、传动箱，10、电气控制装置，11、储能装置，12、导向轮，13、配重块，14、轿厢，15、钢丝绳，16、减速箱，17、增速齿轮箱。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做详细说明如图I所示本发明提供一种造能型电梯，它包括电机、变频器，所述电机通过变频器和电网连接，它还包括风轮装置和电气控制装置，所述风轮装置设在楼顶上方并通过第一可控传动装置与电机连接，在联动状态下带动电机转动，所述电机还通过第二可控传动装置与电梯中的曳引轮连接，所述电气控制装置分别与第一可控传动装置、第二可控传动装置和变频器连接。这两组可控传动装置的工作状态以及变频器的工作状态均由电气控制装置进行控制。所述变频器包括第一整流逆变器、第二整流逆变器和直流母线，所述电机通过第一整流逆变器与直流母线连接，所述电网通过第二整流逆变器与直流母线连接。采用这种结构，仅采用两个整流逆变器即可实现电网和直流母线之间的双向能量流动以及电机和直流母线之间的双向能量流动，结构简单。变频器还有ー种实施方式所述变频器包括第一变频器、第二变频器和直流母线，所述电机通过第一变频器与直流母线连接，所述电网通过第二变频器与直流母线连接。采用这种结构，第一变频器和直流母线采用现有电梯中的变频器和直流母线，这样可以直接在现有的电梯上增设第二变频器来实现造能型电梯的结构和功能，成本较低。采用这种结构，其第一变频器相当于第一整流逆变器，第二变频器相当于第二整流逆变器，其连接关系同第一整流逆变器和第二整流逆变器的连接关系，故不赘述。所述风轮装置包括至少ー组风轮I以及风轮转轴2，所述风轮I均连接在风轮转轴2上，所述第一可控传动装置包括第一制动器3和第一离合器4，所述风轮转轴2通过第一制动器3、第一离合器4与电机转轴2连接，所述第二可控传动装置包括第二制动器7和第ニ离合器6，所述电机转轴2通过第二制动器7、第二离合器6与曳引轮8连接。如图2所示所述电气控制装置包括中央处理器、第一驱动电路、第二驱动电路，所述中央处理器通过第一驱动电路分别与第一可控传动装置及第ニ可控传动装置连接，所述中央处理器还通过第二驱动电路分别与第一整流逆变器及第ニ整流逆变器的控制端连接。中央处理器、第一驱动电路、第一可控传动装置及第ニ可控传动装置构成风力发电控制模块，用来使电梯在电梯状态和风カ发电状态之间进行切换。中央处理器、第二驱动电路、第一整流逆变器和第二整流逆变器构成再生能源管理模块，完成发电能量的回收、电能的并网。所述中央处理器在本实施例中采用型号为TMS320系列的DSP微处理器。作为改进，所述造能型电梯还包括储能装置，所述储能装置与电梯中的变频器连接。采用储能装置作为风カ发电机电梯能量回馈装置的储能设备，同时也作为电梯的备用电源，电网停电时能够安全维持电梯工作，免除了电网停电带来的忧患。所述储能装置与电梯中的变频器连接是指所述储能装置通过双向直流变换器和直流母线连接，所述电气控制装置还包括第三驱动电路，所述中央处理器通过第三驱动电路和双向直流变换器的控制端连接。采用这种结构储能装置可以设置为超级电容器或者蓄电池。所述电梯本体的电机既作为电梯的曳引电动机，又作为风カ发电的发电机，可以为同步电机或者异步电机，优选为永磁同步电机，采用永磁同步电机，控制精确、效率较高。图3为本发明实施例之一，它包括电机5、变频器，它还包括风轮装置，风轮装置包括至少ー组风轮I及风轮转轴2，风轮转轴2通过第一可控传动装置与电机5连接，第一可控传动装置包括第一制动器3、第一离合器4组成,所述电机5的输出轴上还设有传动箱9,风轮转轴2通过第一制动器3、第一离合器4、及传动箱9与电机5的转轴连接,在联动状态下带动电机5转动，电机5还通过第二可控传动装置与电梯中的曳引轮8连接，第二传动装置包括第二离合器6以及第二制动器7，电机9通过传动箱5、第二离合器6以及第ニ制动 器7与曳引轮8连接，在联动状态下带动曳引轮8完成电梯自身的全部功能，第一可控传动装置和第二可控传动装置的工作状态均由电气控制装置10进行控制，电气控制装置中的中央处理器和第一可控装置中的第一离合器4、第一制动器3连接，中央处理器还与第二可控装置中的第二离合器6及第ニ制动器7连接，当第一离合器4处于“离”、第二离合器6处干“合”的状态时，电梯按照电梯状态运行，并完成电梯的一切功能，制动产生的电能存储在存储装置11或者通过整流逆变器并入电网；当第一离合器4处于“合”，第二离合器6处于“离”的状态时，电梯按照风カ发电状态运行，电机5作为发电机产生的电能存储在存储装置11或者通过整流逆变器并入电网。所述第一离合器4和第二离合器6在本实施例中均采用电磁离合器，传动箱9采用齿轮增速传动箱，电机5为永磁同步电机，电机5与第二离合器6之间直接传动,本实施例适用永磁同步无齿轮曳引机，从而具有该电梯的结构紧凑、安全可靠、高效节能、少污染免维护等优点。所述可控传动装置还可以采用电磁离合制动器，它具有离合与制动功能，当然也不排除其他合适的离合与制动方式。所述储能装置11，可以采用蓄电池、超级电容器、飞轮、超导或者混合储能装置组成。作为风カ发电机电梯能量回馈装置的储能设备，同时也作为电梯的备用电源，电网停电时能够安全維持电梯工作，免除了电网停电带来的忧患。图中还具有电梯本体中的其它零部件，12为导向轮，13为配重块，14为轿厢，15为钢丝绳。这些均为电梯中的常见部件，为已知技术，并且不属于本申请发明点的内容，故不赘述。本实施例中的风轮装置采用垂直轴风轮机，采用垂直轴风カ机，可接受任何方向来风，不需要另设偏航系统，加工成本低，产生噪声小。图4为本发明实施例之ニ，它包括电机5、变频器，它还包括风轮装置，风轮装置包括至少ー组风轮I及风轮转轴2，风轮转轴2通过第一可控传动装置与电机5连接，第一可控传动装置包括第一制动器3、第一离合器4组成,风轮转轴2通过第一制动器3、第一离合器4与电机5的转轴连接，在联动状态下带动电机5转动，电机5还通过第二可控传动装置与电梯中的曳引轮8连接，第二传动装置包括第二离合器6、第二制动器7，所述曳引轮8前还设有減速箱16，电机5通过第二离合器6、第二制动器7以及减速箱16与曳引轮8连接，在联动状态下带动曳引轮8完成电梯自身的全部功能，第一可控传动装置和第二可控传动装置的工作状态均由电气控制装置10进行控制，电气控制装置中的中央处理器和第一可控装置中的第一离合器4、第一制动器3连接，中央处理器还与第二可控装置中的第二离合器6及第ニ制动器7连接，当第一离合器4处于“离”、第二离合器6处于“合”的状态时，电梯按照电梯状态运行，并完成电梯的一切功能，制动产生的电能存储在存储装置11或者通过整流逆变器并入电网；当第一离合器4处于“合”，第二离合器6处于“离”的状态时，电梯按照风カ发电状态运行，电机5作为发电机产生的电能存储在存储装置11或者通过整流逆变器并入电网。所述第一离合器4和第二离合器6在本实施例中均米用电磁离合器，电机5为双出轴同步电机或异步电机，电机5的上端出轴通过第一离合器4和第一制动器3与风轮转轴2连接，这种结构不需要增速齿轮箱即可完成风轮转轴2和电机5之间的连接，电机5下端出轴通过第二离合器6、第二制动器7以及减速箱16与电梯曳引轮8连接。本实施例适 用有齿轮曳引机。本实施例中的风轮装置也采用垂直轴风轮机，采用垂直轴风カ机，可接受任何方向来风，不需要另设偏航系统，加工成本低，产生噪声小。附图5为本发明实施例之三，它包括电机5、变频器，它还包括风轮装置，风轮装置包括至少ー组风轮I及风轮转轴2，风轮转轴2通过第一可控传动装置与电机5连接，第一可控传动装置包括第一离合器4组成，风轮转轴2的出轴方设有增速齿轮箱17，风轮转轴2通过增速齿轮箱17、第一离合器4与电机5的转轴连接,在联动状态下带动电机5转动，电机5还通过第二可控传动装置与电梯中的曳引轮8连接，第二传动装置包括第二离合器6、第二制动器7，所述曳引轮8前还设有減速箱16，电机5通过第二离合器6、第二制动器7以及減速箱16与曳引轮8连接，在联动状态下带动曳引轮8完成电梯自身的全部功能，第一可控传动装置和第二可控传动装置的工作状态均由电气控制装置10进行控制，电气控制装置中的中央处理器和第一可控装置中的第一离合器4、第一制动器3连接，中央处理器还与第二可控装置中的第二离合器6及第ニ制动器7连接，当第一离合器4处于“离”、第二离合器6处于“合”的状态时，电梯按照电梯状态运行，并完成电梯的一切功能，制动产生的电能存储在存储装置11或者通过整流逆变器并入电网；当第一离合器4处于“合”，第二离合器6处于“离”的状态时，电梯按照风カ发电状态运行，电机5作为发电机产生的电能存储在存储装置11或者通过整流逆变器并入电网。本实施例中所述第一离合器4采用电磁离合制动器，它具有离合与制动功能，第ニ离合器6在本实施例中采用电磁离合器，电机5为双出轴同步电机或异步电机，电机5的上端出轴通过第一离合器4和增速齿轮箱17与风轮转轴2连接，电机5下端出轴通过第二离合器6、第二制动器7以及减速箱16与与电梯曳引轮8连接。本实施例适用有齿轮曳引机，也可以适配永磁同步无齿轮曳引机。所述储能装置11，可以采用蓄电池、超级电容器、飞轮、超导或者混合储能装置組成。作为风カ发电机电梯能量回馈装置的储能设备，同时也作为电梯的备用电源，电网停电时能够安全維持电梯工作，免除了电网停电带来的忧患。
本实施例中的风轮装置采用水平轴风轮机。上述实施例中无论第一可控传动装置还是第二可控传动装置均采用离合器，所述两个可控传动装置还可以采用电磁离合制动器，它具有离合与制动功能，不同的可控传动装置需要给电机或者风轮转轴配置合适的传动结构，当然也不排除其他合适的离合与制动方式，只要是实现离合与制动功能的可控传动装置均在本发明保护范围之内。本发明可以通过电气控制装置来控制第一可控传动装置和第二可控传动装置，电梯正常运行时，控制第一可控传动装置使风轮和电机之间断开，控制第二可控传动装置使电机与曳引机联动，电梯正常运行，当电梯停运时，控制第一可控传动装置使风轮与电机联 动，控制第二可控传动装置使电机与曳引机之间断开，此时电梯作为风カ发电机运行，产生的电能通过变频器进入到直流母线中，再通过变频器并入电网。电气控制装置既可以完成平时造能型电梯在电梯状态下的正常运行的控制，也可以完成造能型电梯在风カ发电运行状态下的控制。
权利要求
1.一种造能型电梯，包括电机、变频器，所述电机通过变频器和电网连接，其特征在于它还包括风轮装置和电气控制装置，所述风轮装置设在楼顶上方并通过第一可控传动装置与电机连接，所述电机还通过第二可控传动装置与电梯中的曳引轮连接，所述电气控制装置分别与第一可控传动装置、第二可控传动装置和变频器连接。
2.根据权利要求I所述的造能型电梯，其特征在于所述变频器包括第一整流逆变器、第二整流逆变器和直流母线，所述电机通过第一整流逆变器与直流母线连接，所述电网通过第二整流逆变器与直流母线连接。
3.根据权利要求I所述的造能型电梯，其特征在于所述变频器包括第一变频器、第二变频器和直流母线，所述电机通过第一变频器与直流母线连接，所述电网通过第二变频器与直流母线连接。
4.根据权利要求I所述的造能型电梯，其特征在于所述风轮装置包括至少ー组风轮(I)以及风轮转轴(2)，所述风轮(I)均连接在风轮转轴(2)上，所述第一可控传动装置包括第一制动器(3)和第一离合器(4)，所述风轮转轴(2)通过第一制动器(3)、第一离合器(4)与电机(5)转轴连接，所述第二可控传动装置包括第二制动器(7)和第二离合器(6)，所述电机(5)转轴通过第二制动器(7)、第二离合器(6)与曳引轮(8)连接。
5.根据权利要求I或2所述的造能型电梯，其特征在于所述电气控制装置包括中央处理器、第一驱动电路、第二驱动电路，所述中央处理器通过第一驱动电路分别与第一可控传动装置及第ニ可控传动装置连接，所述中央处理器还通过第二驱动电路分别与第一整流逆变器及第ニ整流逆变器的控制端连接。
6.根据权利要求I所述的造能型电梯，其特征在于所述造能型电梯还包括储能装置，所述储能装置与电梯中的变频器连接。
7.根据权利要求6所述的造能型电梯，其特征在于所述储能装置与电梯中的变频器连接是指所述储能装置通过双向直流变换器和直流母线连接，所述电气控制装置还包括第三驱动电路，所述中央处理器通过第三驱动电路和双向直流变换器的控制端连接。
8.根据权利要求I所述的造能型电梯，其特征在于所述风轮装置为垂直轴风カ机。
全文摘要
本发明提供一种造能型电梯，它包括电机、变频器，所述电机通过变频器和电网连接，它还包括风轮装置和电气控制装置，所述风轮装置设在楼顶上方并通过第一可控传动装置与电机连接，所述电机还通过第二可控传动装置与电梯中的曳引轮连接，所述电气控制装置分别与第一可控传动装置、第二可控传动装置和变频器连接。采用这种结构的造能型电梯节能效果好，结构简单、能有效利用楼顶风能且投资成本较低。
文档编号F03D9/00GK102689823SQ201210182639
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者范宗喜 申请人:浙江中物九鼎科技孵化器有限公司, 范宗喜