电梯轿厢位置检测组合件的制作方法

背景技术：

本文所公开的主题大体上涉及电梯领域，且更确切地说，涉及电梯系统的轿厢位置检测组合件。

自推进式电梯系统，也称作无绳电梯系统，在某些应用(例如，高层建筑物)中是有用的，其中用于绳索系统的绳索的质量过大，并且期望多个电梯轿厢在单个通道中行进。存在自推进式电梯系统，其中第一通道被指定用于向上行进的电梯轿厢，且第二通道被指定用于向下行进的电梯轿厢。至少一个换乘站被提供在井道中，以在第一通道与第二通道之间水平地移动轿厢。在相对较新的无绳电梯概念的情况下，由于推进无绳电梯的线性马达可以沿井道分布，轿厢与马达之间不存在物理连接，并且一个以上的轿厢可以在任何一个井道中，因此需要经改进的手段来检测轿厢位置。

发明概要

根据本公开的一个非限制性实施方案的电梯系统包括：轿厢，所述轿厢安置在井道中并且被构造和布置来沿井道移动，所述井道包括中心线并且由静止结构限定；以及多个位置传感器，所述多个位置传感器被配置成相对于所述静止结构是静止的，并且沿所述井道隔开，并且其中所述多个位置传感器被配置来测量与所述轿厢相关联的磁场特征。

除了前述实施方案以外，电梯系统还包括线性推进系统，所述线性推进系统被配置来在轴向方向上在轿厢上施加力，所述线性推进系统包括：安装至轿厢的次级部分，所述次级部分包括第一多个磁体；以及初级部分，所述初级部分包括安装组合件和啮合至安装组合件的多个线圈。

替代地或附加地，在前述实施方案中，位置传感器通常被安置成远离第一多个磁体，以使得它们不受所述第一多个磁体的磁场影响。

替代地或附加地，在前述实施方案中，磁场特征是由多个线圈中的至少一个线圈生成的第一磁场与由第一多个磁体中的至少一个磁体生成的第二磁场之间的磁场相互作用。

替代地或附加地，在前述实施方案中，电梯系统包括至少一个第二磁体，所述至少一个第二磁体紧固至轿厢且不与第一多个磁体相关联，并且其中磁场特征是至少一个第二磁体的磁场。

替代地或附加地，在前述实施方案中，第一磁场由多个线圈中的至少一个线圈生成，第二磁场由第一多个磁体中的至少一个磁体生成，且第三磁场由至少一个第二磁体生成，并且其中至少一个第二磁体通常被定位，以使得第三磁场不受第一磁场和第二磁场影响。

替代地或附加地，在前述实施方案中，至少一个第二磁体是轴向延伸的磁带的多个第二磁体。

替代地或附加地，在前述实施方案中，多个位置传感器直接啮合至安装组合件。

替代地或附加地，在前述实施方案中，至少一个第二磁体从第一多个磁体和多个线圈径向向内安置。

替代地或附加地，在前述实施方案中，多个位置传感器从至少一个第二磁体径向向外安置，并且从多个线圈径向向内安置。

替代地或附加地，在前述实施方案中，多个位置传感器啮合至安装组合件。

替代地或附加地，在前述实施方案中，安装组合件包括第一面板，所述第一面板用于支撑多个线圈并且从静止结构径向向内突出并且突出至远端面，所述远端面至少部分由第一面板承载并且轴向延伸且面向径向向内的方向，并且其中多个位置传感器啮合至所述远端面。

替代地或附加地，在前述实施方案中，安装组合件包括端罩和第二面板，其中多个线圈安装在第一面板与第二面板之间，并且所述端罩在第一面板与第二面板之间延伸且接合所述第一面板和所述第二面板，并且其中所述远端面由所述端罩承载。

替代地或附加地，在前述实施方案中，次级部分包括第三多个磁体，其中多个线圈以及第一面板和第二面板的至少一部分安置在第一多个磁体与第三多个磁体之间，并且与第一多个磁体和第三多个磁体隔开。

替代地或附加地，在前述实施方案中，多个位置传感器中的每一个包括至少一个电气引线，所述至少一个电气引线被安排路线穿过限定在第一面板与第二面板之间的导管。

替代地或附加地，在前述实施方案中，至少一个第二磁体从第一多个磁体和多个线圈径向向外安置。

替代地或附加地，在前述实施方案中，多个位置传感器从至少一个第二磁体并且从多个线圈径向向外安置。

替代地或附加地，在前述实施方案中，多个位置传感器啮合至安装组合件。

替代地或附加地，在前述实施方案中，安装组合件包括：支架，所述支架啮合至静止结构；和面板，所述面板从支架径向向内突出并且啮合至所述支架，其中所述多个线圈安装至面板，并且其中多个位置传感器啮合至支架。

替代地或附加地，在前述实施方案中，多个位置传感器中的每一个包括电气引线，并且其中所述支架至少部分是用于对电气引线安排路线的总线。

替代地或附加地，在前述实施方案中，至少一个第二磁体是具有极距的第二多个磁体，所述极距等于第一多个磁体的极距除以2或更大的整数。

一种用于确定被配置来在由静止结构限定的井道中行进的电梯轿厢的位置的位置检测组合件，所述位置检测组合件包括：至少一个霍尔效应传感器，所述至少一个霍尔效应传感器安置在井道中并且啮合至轿厢和静止结构中的一个；以及至少一个磁体，所述至少一个磁体安置在井道中并且啮合至轿厢和静止结构中的另外一个，所述至少一个磁体包括可由至少一个霍尔效应传感器检测的以实现对轿厢在井道内的连续位置确定的磁场。

一种根据另一非限制性实施方案的确定电梯轿厢位置的方法，所述方法包括：通过紧固至井道的传感器感测磁场特征，其中所述磁场特征至少部分通过由电梯轿厢所承载的推进系统的永磁体产生；以及基于被预编程到控制器中的电流和相角间隔将传感器的输出与预建立的制表进行比较。

前述特性和要素可以各种组合而不排他地进行组合，除非另有明确说明。根据以下描述和附图，这些特征和要素以及其操作将变得更显而易见。然而，应理解，以下描述和附图意在本质上是示例性的而非限制性的。

附图简述

根据以下对所公开的非限制性实施方案的详述，各种特性对于本领域技术人员来说将变得显而易见。伴随详细描述的附图可以简述如下：

图1示出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各部分的俯视图；

图3是示例性实施方案中的线性推进系统的横截面；

图4是说明位置检测组合件的线性推进系统的示意图；

图5是线性推进系统的初级部分的局部分解图；

图6是所述初级部分的局部透视图；

图7是所说明的线性推进系统的第二实施方案的初级部分的局部透视图；

图8是图7的线性推进系统的横截面；

图9是图7的线性推进系统的磁带的前视图；

图10是线性推进系统的第三实施方案的横截面；并且

图11是图10的线性推进系统的初级部分的局部透视图。

具体实施方式

图1示出示例性实施方案中的可以在具有多个层或楼层24的结构或建筑物22中使用的自推进式或无绳电梯系统20。电梯系统20包括：井道26，所述井道26具有由结构22限定的边界；以及至少一个轿厢28，所述至少一个轿厢28适于在井道26中行进。井道26可以包括例如三个通道30、32、34，每一通道30、32、34沿相应中心线35延伸，其中任何数量的轿厢28在任何一个通道中并且在任何数量的行进方向上(例如，向上和向下)行进。举例来说并且如图所示，通道30、34中的轿厢28可以在向上的方向上行进，并且通道32中的轿厢28可以在向下的方向上行进。

在顶层24上方的可以是上部换乘站36，所述上部换乘站36促进电梯轿厢28的水平运动以便在通道30、32、34之间移动轿厢。在第一层24下方的可以是下部换乘站38，所述下部换乘站38促进电梯轿厢28水平运动以便在通道30、32、34之间移动轿厢。应理解，上部换乘站36和下部换乘站38可以分别定位于顶层和第一层24，而不是在顶层和第一层上方和下方，或者可以定位于任何中间楼层。此外，电梯系统20可以包括垂直地定位于上部换乘站36与下部换乘站38之间并且与上部换乘站36和下部换乘站38类似的一个或多个中间换乘站(未图示)。

参考图1至图3，轿厢28使用线性推进系统40来推进，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，如图2中所示安装在轿厢28的相对侧上的两个)、移动的次级部分44(例如，如图2中所示安装在轿厢28的相对侧上的两个)和控制系统46(见图4)。初级部分42包括多个绕组或线圈48，所述多个绕组或线圈48安装在井道26中的通道30、32、34的一侧或两侧。每一次级部分44包括安装至轿厢28的两排相对的永磁体50a、50b。给初级部分42供应来自控制系统46的驱动信号以生成磁通量，所述磁通量在次级部分44上施加力以控制轿厢28在其相应通道30、32、34中以及通常在相对于中心线35的轴向方向上的移动(例如，向上移动、向下移动或保持静止)。初级部分42的多个线圈48大体上定位于永磁体50a、50b的相对两排之间并且与所述相对两排隔开。应预期和理解的是，任何数量的次级部分44可以安装至轿厢28，并且任何数量的初级部分42可以任何数量的配置与次级部分44相关联。

参考图4，控制系统46可以包括电源52、驱动器54、总线56和控制器58。电源52经由总线56电耦接至驱动器54。在一个非限制性实例中，电源52可以是直流(dc)电源。dc电源52可以使用存储装置(例如，电池、电容器)实现，并且可以是对来自另一来源的电力进行调节的有源装置(例如，整流器)。驱动器54可以从总线56接收dc电力，并且可以将驱动信号提供给线性推进系统40的初级部分42。每一驱动器54可以是转换器，所述转换器将来自总线56的dc电力转换成提供给初级部分42的相应区段的多相(例如，三相)驱动信号。初级部分42被划分成多个模块或区段，其中每一区段与相应驱动器54相关联。

控制器58向驱动器54中的每一个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对驱动信号的生成控制器58可以使用被编程来生成控制信号的基于处理器的装置来实现。控制器58还可以是电梯控制系统或电梯管理系统的一部分。控制系统46的要素可以在如下面进一步描述的单个一体式模块中实现，和/或沿井道26分布。

参考图5和图6，初级部分42可以包括支撑线圈48的安装组合件60。安装组合件60可以包括相对的面板62a、62b，每一面板均具有可以是大体矩形的大致平面基部64，其中多个安装孔66形成在所述平面基部中。安装组合件60的线圈核心68支撑线圈48，并且可以经由紧固件(未图示)紧固至一个或两个面板62a、62b的基部64并且紧固在安装孔66处。面板62a、62b和线圈核心68可以由诸如玻璃纤维、塑料和/或纤维浸渍塑料等非导电材料制成。

每一面板62a、62b中的一个或多个凸缘70也可以定位成共面的，并且从基部64延伸。每一凸缘70可以包括安装孔72，所述安装孔72用于使用紧固件(未图示)将安装组合件60的垫片74紧固在凸缘70的外边缘处。当组装时，具有垫片74的凸缘70提供导管75来容纳至初级部分42的线圈48的电气接线。凸缘70还可以为初级部分42提供所需的刚度。

每一面板62a、62b的基部64相对于中心线35从相应凸缘70径向向内突出，并且突出至每一基部64的在轴向方向上纵向横跨的远端边缘。端部垫片或端罩77在每一基部64的远端边缘之间侧向横跨，以封装或大体覆盖线圈48。类似地，每一面板62a、62b的基部64和端罩77可以至少部分限定导管75的延长(也参见图3)，以容纳电气接线和/或引线。

参考图1、图3和图6，电梯系统20的线性推进系统40可以进一步包括导轨76，并且初级部分42的安装组合件60可以进一步包括支架78，所述支架78可以啮合至面板62和导轨76，并且啮合在面板62与导轨76之间。举一个非限制性实例来说，两个导轨76可以分别相对于轿厢28的相对侧，并且可以在井道26的每一通道30、32、34中大致上垂直地延伸(即，相对于轴35轴向地延伸)。

参考图4，线性推进系统40可以进一步包括位置检测组合件80，所述位置检测组合件80可以包括多个位置传感器82和处理器或控制器84，其可以是电子的并且可以与控制器58通信或被集成到控制器58中。每一位置传感器82可以具有通信路径86，所述通信路径86可以是有线(例如，引线)或无线的，用于与处理器84通信。传感器82相对于静止结构22是静止的，并且可以在沿井道26的每一通道30、32、34的整个长度的轴向方向上彼此隔开。每一传感器82可以是响应于磁场而改变输出电压的变换器。变换器的一个此种实例可以包括霍尔传感器。

在一个非限制性实例中，当轿厢28(和次级部分44)经过每一位置传感器82时，位置传感器82可以直接测量来自次级部分44的永磁体50a和/或磁体50b的磁场角度。更具体地说，传感器82可以检测磁性特征或磁场，所述磁性特征或磁场可以是由初级部分42和次级部分44生成的磁场的相互作用产生的。位置传感器82可以直接嵌入到初级部分42的安装组合件60中，或另外粘附至所述安装组合件60。因为传感器82定向于沿每一通道30、32、34的已知位置处，所以提供了对电梯系统20的控制回路的直接高带宽有线场取向反馈而无需从替换的感测方法(诸如传感器仅定位在层站处)进行转换。因为位置传感器82的静止位置相对于轿厢28和静止结构22(即，井道26)是已知的，所以本位置感测方法可以应用于通过在控制器58与位置处理器84之间延伸的通信路径88对车辆控制的位置反馈。

位置传感器82可以被分组为磁场传感器阵列(mfsa)，并且通常可以两种模式或场景操作。第一模式是当电梯轿厢28是静止的且未提供电流给初级部分42的线圈时。在所述第一模式中，传感器82(或mfsa)直接暴露于永磁体50a、50b的磁场，并且可以直接感测磁体50a、50b的北磁极和南磁极的位置。

对于第二模式，电梯轿厢28可以在操作中，并且电流流动通过初级部分42。对于第二模式，当永磁体50a、50b不存在时，有关马达电流和相位角的值阵列的mfsa输出被实验性地或分析性地读取。作为一个非限制性实例，可以大约一安培的间隔和大约五度的角度间隔创建和执行制表(即，参考图表)。对于电流/相位角条件中的每一个，可以读取mfsa的输出值。使用针对电流/角度条件所创建的表格以及通过插值法找出表格中的磁体的电角度将提供额外的解析。通过使用该过程，驱动器54可以确定传感器82中的哪一个不在磁体50a、50b附近以及磁体相对于所啮合的传感器的位置。这产生对轿厢位置的计算。因为将存在沿初级部分42的长度的多个mfsa，所述计算的位置可以被平均以提高测量结果的准确性。

参考图7至图9，示出了线性推进系统的第二实施方案，其中第一实施方案的相同要素具有相同的要素编号，不同之处在于增加了主符号后缀。线性推进系统40′可以包括位置检测组合件80′，所述位置检测组合件80′可以包括啮合至或嵌入在由端罩77′所承载面90中的多个位置传感器82′，并且可以相对于中心线35′大致面向径向向内的方向。位置检测组合件80′可以进一步包括啮合至轿厢28′并且随轿厢28′行进的至少一个永磁体92。磁体92还可以是沿轿厢28′彼此相等地且轴向地隔开的多个磁体，以实现轿厢位置检测的进一步改进。多个磁体92可以是磁带(参见图9)，所述磁带可以进一步粘附至线性推进系统40′的次级部分44′。

位置传感器82′和位置检测组合件80′的磁体92的放置和取向使得由初级部分42′和次级部分44′产生的磁场将不会干扰(例如，谐波干扰)位置检测磁场。位置检测组合件80′的磁体92可以被定位成从初级部分42′的线圈48′径向向内，从次级部分44′的永磁体50a′、50b′径向向内，并且与位置传感器82′稍微径向向内隔开。极距98(参见图9)可以等于第一多个磁体50a′的极距除以2或更大的整数。以此方式，由传感器82′产生的信号将具有与通过推进初级部分42′和次级部分44′的相互作用产生的主磁场明显不同的基本频率(即，高两倍或更多倍)。每一传感器82′的引线86可以方便地被安排路线穿过导管75′。

当轿厢28′(和次级部分44′)经过每一位置传感器82′时，位置传感器82′可以直接测量来自紧固至次级部分44′的永磁体92的磁场。因为每一轿厢28′可以包括如由多个磁体92的定位所指示的若干测量点，所以冗余被增加给电梯系统。冗余数据可以被进一步处理，以确定潜在轿厢不平衡。

初级部分42′可以是线性推进系统40′的模块化单元，每一模块化单元具有设定数量的线圈48′和位置传感器82′。线性推进系统40′可以包括沿共用导轨76′从顶部到底部大体对齐的多个模块化初级部分42′，所述多个初级部分42′可以沿相应通道的整个垂直高度延伸。每一初级部分42′的线圈48′可以由单个、相应驱动器来驱动。在其它实施方案中，驱动器可以将驱动信号提供给多个初级部分42′中的线圈48′。初级部分42′的模块化性质有助于初级部分42′沿井道中的导轨76′的长度的安装。安装人员只需要处理模块化初级部分42′，这没有传统设计麻烦。应进一步理解和预期的是，初级部分42′的各种配置和数量以及其组件可以构成模块化单元。

应进一步预期的是，模块应用有助于位置检测组合件80′的扩展。例如，当建筑物被构造或高度扩展时，位置检测组合件80′和模块单元可以同样地扩展。求来自一个模块以及不同模块的的一个或多个位置传感器的读数的平均数可以提高冗余性和安全性。求读数的平均值可以从电梯轿厢的不止一侧实现。可以有助于基于来自不同模块的位置传感器信号来验证静止井道结构之间的间隔。例如，传感器可以监测换乘站与通道推进模块之间的间隙。

因为位置检测组合件80′的非接触式位置感测能力，所以当轿厢28′移动到换乘站38(见图1)中时可以应用连续感测。来自例如第一传感器82′的额外检查信号可以用于验证换乘站托架100(参见图1)与限定任何一个通道的结构22之间的间隙。此外，同一个轿厢的相同磁体92可以在任何通道30、32、34中使用。应进一步预期和理解的是，磁体92和位置传感器82′可以与紧固至初级部分42′的磁体92和紧固至轿厢28′的传感器颠倒。

参考图10和图11，示出了线性推进系统的第三实施方案，其中第一实施方案和第二实施方案的相同要素具有相同的要素编号，不同之处在于增加了双主符号后缀。线性推进系统40″可以包括位置检测组合件80″，所述位置检测组合件80″可以包括啮合至支架78″或嵌入在支架78″中的多个位置传感器82″，所述支架78″也可以充当为来自传感器82″的多个引线86″安排路线的总线。位置检测组合件80″可以进一步包括啮合至轿厢28″并且随轿厢28″行进的至少一个永磁体92″。磁体92″还可以是沿轿厢28″彼此相等地且轴向地隔开的多个磁体，以实现轿厢位置检测的进一步改进。多个磁体92″可以是磁带(参见图9)，所述磁带可以进一步粘附至线性推进系统40″的次级部分44″。更具体地说，磁体92″可以紧固至次级部分44″的外壳96，所述外壳96直接支撑次级部分44″的磁体50a″。

位置传感器82″和位置检测组合件80″的磁体92″的放置和取向使得由初级部分42″和次级部分44″产生的磁场将不会干扰位置检测磁场。位置检测组合件80″的磁体92″可以被定位成从初级部分42″的线圈48″径向向外，从次级部分44″的永磁体50a″、50b″径向向外，并且与位置传感器82″稍微径向向内隔开。应进一步预期和理解的是，位置传感器可以独立于面板62和导轨76(例如，井道壁)安装，但是对推进、引导和/或支撑模块具有限定的参考。

虽然参考示例性实施方案描述了本公开，但是本领域技术人员应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变并且可以对等效形式进行代替。另外，可以应用各种修改来使本公开的教示适于特定情况、应用和/或材料而不脱离其实质范围。因此，本公开并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。