专利名称：转矩马达式电梯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电梯，特别是涉及一种转矩马达式电梯。
技术背景现今的建筑高度随着建筑技术不断提升，而大楼之内的电梯系统早己 成为人类日常生活的必需设备，除了作为传送人、货的系统之外，其它更 有速度性、易控制、安全性高及不易损坏等优点，因此，电梯系统对于现 代建筑而言，其必然存在的重要性也不言可喻。电梯的发展至今有关其传动机构设计主要包含有螺杆式、油压式、钢 索式和线性马达式等四种。目前使用最多的是钢索巻盘式的设计，其能让 电梯车厢顺畅的上升、下降，故现今都采用钢索巻盘式电梯。前述较常为 众人使用和认知的钢索巻盘式动力来源都是采用感应式马达，如图1的结 构所示，其必须包括感应式马达IO、减速箱ll、巻盘12、钢索13、配重14和电梯车厢15等，运用感应式马达10配合减速箱11带动巻盘12， 并且以巻盘12收或放钢索13藉以调整配重14与电梯车厢15的升降。这 种常用钢索巻盘式电梯在实用之后出现的问题有第一，这种钢索巻盘式电梯的设备构件必需用感应式马达IO配合减 速箱ll、巻盘12、钢索13、配重14设计，组件设备十分复杂，而且都 须占用空间，造成建筑空间上的浪费；第二，钢索巻盘式电梯容易有晃动和噪音的问题，且钢索巻盘式设备非常依赖润滑、保养维护工作，若是一段时间没有保养的钢索巻盘式电梯 不仅噪音惊人，而且很容易发生意外；其三，钢索巻盘式电梯的控制系统16、感应系统17与升降动力系统分属不同系统，故无法直接依靠感应式马达io进行位置控制，在控制上又形成复杂的往来控制关系，不仅精准度难控制，而且容易出现控制、感 应故障的问题。前述另一种常用的螺杆式电梯的传动机构虽然有一百年的使用历史， 其运用感应式马达配合减速箱带动螺杆，且另以一螺合于螺杆上的升降件 带动电梯车厢。这种设计可以简化复杂的钢索巻盘构件，而且螺杆与升降 件通过旋转滑动磨擦运动产生升降带动的方式十分安全可靠。然而，前述 改良设计仍有其缺陷存在，其实用之后的问题在于；第一，由于传统的螺杆式传动机构都是螺杆与升降件以旋转滑动摩擦 运动进行升降传动，其摩擦阻力大，且传动的机械效率不高， 一般只能发挥出30%左右的效率，站在能源成本的角度上，并不符合经济上要求； 第二，现在的电梯随着建筑楼层高度增加都需要有较快的运动速度，因螺杆式电梯产生的高摩擦阻力会导致温度快速上升及耗电等问题，事实上在现今电梯设备中已不可行；第三，螺杆式电梯使用控制不易的感应马达，而且感应马达的控制、感应系统与升降动力系统分属不同系统，故无法直接依靠感应式马达进行位置控制，在控制上又形成复杂的往来控制关系，不仅精准度难控制，而且容易出现控制、感应故障的问题。本案申请人基于过去在滚珠螺杆领域所累积的研发技术与经验，开始注意到将滚珠螺杆应用到电梯机构中，并且进行滚珠螺杆取代传统滑动摩 擦螺杆的研究。现今滚珠螺杆的优点在于其仅会产生很小的摩擦阻力(具 备优良的机械传动效率)，但是研究过程中发现以下必须克服的重要问题第一 ，以往的各种电梯系统都要用感应式马达配合减速箱进行驱动， 但是前述感应式马达的扭力值不佳，故必然要配合减速箱才能控制操作， 然而该减速箱的成本、维护及占用空间却都是问题；第二，前述常用电梯系统都要用感应式马达配合减速箱进行驱动，但 是感应式马达的耗电量较大，且感应式马达控制不易。以往常用系统都是 将控制、感应系统与升降动力系统分开设计出不同系统，无法直接依靠感 应式马达进行位置控制，故在控制上又形成复杂的往来控制关系，不仅精 准度难以控制，而且容易出现控制、感应故障的问题；第三，由于滚珠螺杆摩擦阻力很低，其摩擦系数可从传统滑动摩擦螺 杆的O. l下降到0.002，而机械效率则由传统滑动摩擦螺杆的30%提升到95 %以上。然而，滚珠螺杆存在一个安全性上的缺点，因为传统的滑动摩擦 螺杆的滑动螺帽只是在一个刚性材料的内径上加工一条梯形截面的阴螺纹 而己，由于结构简单，故障的机会也不高。并且在滑动螺帽即将发生故障 前，其滑动螺帽己先会有严重磨损的情形发生，而方便事先的预防维修以 避免意外的发生。反观滚珠螺杆的机构则比较复杂，其滚珠螺帽中至少包 含有钢珠、循环组件和内径具阴螺纹的本体等三项组件，即使在阴螺纹还 没有明显磨损发生前，滚珠螺帽仍有发生故障的可能(例如钢珠掉落)， 故滚珠螺帽的故障情形不易预先发现，很难通过对电梯的定期检查中发现， 而及时更换或维修。发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种扭力充足、节省能源及构件简单 的转矩马达式电梯。为解决上述问题，本发明的转矩马达式电梯，包含有一台转矩马达、 一根滚珠螺杆、 一个滑动螺帽和一节电梯车厢。该转矩马达，具有一根受 电磁力带动旋转的转子轴。该滚珠螺杆包含有一根负载螺杆、 一个负载螺 帽和多数滚珠组件，该负载螺杆一端与转矩马达的转子轴相接连动，而负 载螺帽通过多个滚动组件配设在负载螺杆上。该滑动螺帽中空内径开设有 螺牙，以螺牙配设在该滚珠螺杆的负载螺杆的螺纹轮廓内，并在滑动螺帽 的螺牙和负载螺杆的螺纹轮廓间预留有一间隙。该电梯车厢，是以连接件 固接在滚珠螺杆的负载螺帽上，且电梯车厢随滚珠螺杆的负载螺帽升降。 电梯工作时，以转矩马达直接驱动滚珠螺杆的负载螺杆，带动固接在负载 螺帽上的电梯车厢则随之升降。本发明能带来的有益效果，分以下四个方面进行说明有关于节省能源方面1. 本发明以转矩马达20直接驱动滚珠螺杆30的负载螺杆31，藉由该转矩马达20仅有环形定子基座21上的线圈22必须供电，该转子轴23外 环列的磁极24则无需充电，故本发明能有效节省能源；2. 本发明以转矩马达20直接驱动滚珠螺杆30的负载螺杆31，该电梯 车厢50固定在负载螺帽上随之升降，故无需使用减速机、配重等常用附件， 因此能降低以往减速机耗用的磨擦损失、驱动能量；而常用配重设备浪费以转矩马达20直接驱动滚珠螺杆30的负载螺杆31，该电梯车厢50则固定在负载螺帽32上随之升降，由于转矩马达20直接驱动滚珠 螺杆30，故本发明无需增加使用减速机、配重等常用附件，确能让构件简 化、减少空间占用；2. 本发明可以在转矩马达20上附加解角器或编码器就能进行位置精 确控制，使得转矩马达20的定位精确度能达到15角秒(arc-sec)以内， 本发明无需增加过多常用电梯停驻楼层的各种位置控制系统，并能大幅简 化常用电梯的控制系统。有关低噪音、效率高方面1. 本发明采用转矩马达20作为动力源，该转矩马达20本身是通过转 子轴23外环刿的磁极24受线圈22的电磁力带动旋转，故本发明转矩马达 20低噪音；另由于转矩马达20转子轴23外环列的磁极24数量多可以大 幅增加扭力，且以转矩马达20直接驱动滚珠螺杆30的负载螺杆31，故本 发明转矩马达20效率高；2. 本发明运用滚珠螺杆30摩擦阻力低的特性能减少噪音，且利用其摩 擦系数从传统滑动摩擦螺杆之O. l降到0.002,让本发明机械效率则由传统 滑动摩擦螺杆之30%提升到95%以上，故本发明能降低电梯驱动系统的能 量损失，由于该滑动螺帽40在滚珠螺杆30上加强安全性，且该滑动螺帽40 在正常使用下不会直接接触负载螺杆31，而由滚珠螺帽30可以完全承载电 梯车厢50，故本发明可以充分利用滚珠螺杆30的机械高效率，并能避免产 生安全上的疑虑。有关保护维护需求低方面1. 本发明采用转矩马达20作为动力源，该转矩马达20本身是通过转子轴23外环列的磁极24受线圈22的电磁力带动旋转，这种磁力吸引动力 较无润滑保养上的需求；2. 本发明运用滚珠螺杆30降低电梯驱动系统的能量损失，前述滚珠螺 杆30本身就附带有油箱可供自行润滑保养(这为一般滚珠螺杆的基本附 件，在此不多作赘述)，故本发明的滚珠螺杆30设计同样无需常用的经常 性润滑保养需求。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明 图1是常用钢索巻盘式电梯示意图； 图2是本发明组合剖视图；图3是本发明滚珠螺杆、滑动螺帽及连接件剖视图； 图4是本发明转矩马达局部剖视图。
具体实施方式
如图2所示，本发明转矩马达式电梯包括有一台转矩马达20、 -个 连轴器A、 一个滚珠螺杆30、 一个滑动螺帽40和一节电梯车厢50，其结 构详细说明如下图4所示的转矩马达20，包含有一个环形定子基座21、多个线圈22、 一个转子轴23和多个磁极24。该环形定子基座21中央开设有供转子轴 23运作的空间，该线圈22是缠绕定位在该环形定子基座21内壁上，而 该转子轴23外环列有多个磁极24，且转子轴23可枢转定位在该环形定子基座21内，藉由转子轴23外环列的磁极24受线圈22的电磁力带动旋 转。连轴器A，是接设在该转矩马达20的转子23—端上，该连轴器A为一般常见的轴接设备，故在此不多作赘述。图2和图3所示滚珠螺杆30，包含有一个负载螺杆31、 一个负载螺帽32 和多个滚珠33 (此滚珠泛指圆珠型及圆柱型滚动组件)。该负载螺杆31上 制设有螺纹311，该螺纹311啮合于多数滚珠33内侧，且负载螺杆31—端被 连轴器A固接并与转矩马达20的转子轴23连动。而负载螺帽32则以螺纹321 啮合于多数滚珠33外侧，并且该负载螺帽32配设在负载螺杆31上随旋转升 降位移。滑动螺帽40，为一中空件，在滑动螺帽40中空内径开设有螺牙41。 该滑动螺帽40以螺牙41配设在该滚珠螺杆30的负载螺杆31的螺纹311 轮廓内。且在滑动螺帽40的螺牙41和负载螺杆31的螺纹311轮廓间预 留有一间隙42，使得在正常使用下滑动螺帽40不直接接触负载螺杆31， 而由滚珠螺帽32完全承载。电梯车厢50，是以一连接件51固接于滚珠螺杆30的负载螺帽32上。 该滑动螺帽40同样与连接件51固接，另在连接件51之内含有轴承52 容许电梯车厢50直接升降而不随滚珠螺杆30旋转运作。以上所述，即为本发明各相关组件的相互关系位置及其概述。值得一提的是，电梯是一种安全需求很高的设备。通常在安装时及使 用过程中都会做例行性之检查，以确保电梯处于安全的使用状态。本发明 为方便于检査可让结构设计时将滑动螺帽40外露于机构的表面，而由机构 的外侧即可测量滑动螺帽40的间隙42的宽度(使用不同厚度的厚薄规定)，每次电梯检查时记录间隙42数值的变化，作为是否需要预先保养维修的参 考。由于本发明滚珠螺杆是用金属材料制作的，只要滚珠螺杆30附带油箱 及间隙数值定期检査即可，无需经常性的润滑保养工作。另需一提的是，图2中所示是让电梯车厢50以同一连接件51分别固接滚 珠螺杆30的负载螺帽32和该滑动螺帽40，其它可以推论的连接件结合方式 例如1. 滚珠螺杆的负载螺帽与该滑动螺帽直接固接，该连接件则固接负载 螺帽或该滑动螺帽；2. 电梯车厢运用不同的连接件分别固接滚珠螺杆的负载螺帽和该滑 动螺帽。
权利要求
1. 一种转矩马达式电梯，其包括有一台转矩马达、一根滚珠螺杆、一个滑动螺帽及一节电梯车厢，其特征在于所述转矩马达，具有一根受电磁力带动旋转的转子轴；所述滚珠螺杆，包含有一根负载螺杆、一个负载螺帽及多个滚动组件，所述负载螺杆一端与转矩马达的转子轴相接连动，而负载螺帽藉多个滚动组件配设在负载螺杆上；所述滑动螺帽，在滑动螺帽中空内径开设有螺牙，所述滑动螺帽以螺牙配设在所述滚珠螺杆的负载螺杆的螺纹轮廓内，且在滑动螺帽的螺牙和负载螺杆的螺纹轮廓间预留有一间隙；所述电梯车厢，是以连接件固接于所述滚珠螺杆的所述负载螺帽上，且电梯车厢随滚珠螺杆的负载螺帽升降。
2、 按照权利要求1所述的转矩马达式电梯，其特征在于所述转矩 马达包含有一个环形定子基座、多个线圈、 一根转子轴和多个磁极，所述 环形定子基座中央开设有供转子轴运作空间，所述线圈系缠绕定位在所述 环形定子基座内壁上，所述转子轴外环列有多个磁极，且转子轴可枢转定 位在所述环形定子基座内，藉由转子轴外环列的磁极受线圈的电磁力带动 旋转。
3、 按照权利要求1所述的转矩马达式电梯，其特征在于它还设有 一个连轴器，所述连轴器是接设在所述转矩马达的转子轴一端上，且所述 滚珠螺杆的负载螺杆一端被连轴器固接并与转矩马达的转子轴连动。
4、 按照权利要求1所述的转矩马达式电梯，其特征在于所述滑动螺帽同样与连接件固接，另在连接件之内含有轴承容许电梯车厢直接升降 而不随滚珠螺杆旋转运作。
5、 按照权利要求l所述的转矩马达式电梯，其特征在于所述滚珠螺 杆的负载螺帽和所述滑动螺帽直接固接。
6、 按照权利要求1所述的转矩马达式电梯，其特征在于所述电梯 车厢运用不同的连接件分别固接滚珠螺杆的负载螺帽和所述滑动螺帽。
全文摘要
本发明公开了一种转矩马达式电梯，其包括有一台转矩马达、一根滚珠螺杆、一个滑动螺帽及一节电梯车厢，以转矩马达直接驱动滚珠螺杆的负载螺杆，该电梯车厢则固定在负载螺帽上随之升降，运用滚珠螺杆降低电梯驱动系统的能量损失，并设置一个滑动螺帽在滚珠螺杆上加强安全性，另外在转矩马达上附加解角器或编码器进行位置精确控制。本发明能避免耗能、构件复杂、占用空间及噪音等问题。
文档编号B66B9/02GK101214898SQ20071000234
公开日2008年7月9日 申请日期2007年1月4日 优先权日2007年1月4日
发明者苏奕丞 申请人:大银微系统股份有限公司