具有用于限制减速的安全装置的运输设备的制作方法

本发明涉及一种具有用于限制减速的安全装置的运输设备。

背景技术：

运输设备，尤其是没有绳索和链驱动的电梯设备、自动扶梯和自动人行道有时采用电磁线性驱动器，这些电磁线性驱动器可以使电梯轿厢单独地沿垂直的以及水平的行驶路段移动，而且可以使自动扶梯踏板或自动人行道踏板在没有链式连接的情况下沿着行驶路径单独地移动。在这种情况下，电磁线性驱动器具有至少一个固定的线性定子，该线性定子以多个具有单独的定子绕组的平行的或连续的定子段沿着行驶路段安装在例如电梯井道中，而且具有至少一个线性动体，该线性动体就本发明而言对应于轿厢或踏板。

因而，我们考虑该动体，而不是轿厢或踏板。该动体与定子保持无接触的、但是尽可能紧密的磁耦合，以便产生由定子生成的行波场的尽可能大的力作用并且在定子的内核中以及在动体中产生尽可能强的并且集中的磁通量。在此，通常使用永磁体动体，以便不需要将电能传输到动体上而且可以实现静态的磁保持力。在此涉及所谓的同步驱动系统。

类似于涡流制动器的作用原理，在线性驱动器的定子段中的短路可能由于在定子绕组中感应出的强涡流而导致动体以及因此轿厢在经过该定子段时过度的、不符合期望的减速度。如果这些减速度大到例如超过重力加速度，则对于尤其是在向上行驶时被输送的人员和负载来说存在明显的事故风险。除了绕组短路之外，机械干扰(诸如在定子与动体之间的卡住和碰撞等)也可能导致具有事故风险的严重减速度。

在自动扶梯和自动人行道的情况下，如果踏板由于电故障或机械故障而突然停下，则也存在事故风险。这些风险在单独驱动的踏板的情况下甚至高于链式自动扶梯和自动人行道的情况，这是因为单独驱动的踏板可实现更高的速度。与垂直的电梯设备相比，对于水平行驶的运输系统来说，所容许的减速力要小得多。

从利用线性驱动其的电梯技术中公知自动安全制动器，这些自动安全制动器在不想要的向下运动中自动关闭而在向上运动中自动打开。文件us5234079a和us6425462b1示出了对应的安全制动系统。

期望提供具有用于限制减速的安全装置的电磁线性驱动器和具有这种线性驱动器的运输设备，其中该安全装置在线性驱动器有电故障或机械故障时自主进行干预而且不需要单独的能量供应装置和致动器来实施安全功能。

技术实现要素：

按照本发明，提出了一种具有专利权利要求1的特征的具有用于限制减速的安全装置的运输设备。有利的实施例是从属权利要求以及随后的说明书的主题。

根据本发明的运输设备、即电梯设备、自动扶梯或自动人行道包括：人员输送单元、即轿厢或踏板；和用于驱动该人员输送单元的电磁线性驱动器，该电磁线性驱动器具有至少一个定子和至少一个动体，其中该定子包括至少一个定子段而该动体具有至少一个动体元件，其中该动体能够沿第一驱动方向或者沿相反的第二驱动方向通过被驶过的定子段的电磁场的力作用借助于动体元件被驱动，而且其中该动体元件借助于安全装置可移动地安装在该动体上，使得在被驶过的定子段与动体元件之间的空气隙能根据作用于该人员输送单元的加速度或减速度来改变。

在空气隙之内的磁阻基本上通过如下数学关系来限定：

其中

l空气隙长度(沿通量方向)，

μ0真空磁导率，

μr空气的相对磁导率，以及

a空气隙的横截面积(与通量方向横切)。

由于空气的磁导率大约是铁的10⁴倍，因此即使空气隙的长度仅稍微增大和/或空气隙的横截面积缩小，空气隙中的磁阻也会非常剧烈地增大。

根据本发明的运输设备相对于现有技术具有安全性和可靠性更高的优点，这是因为在达到或超过预先设定的加速度或减速度时，被驶过的定子段对动体元件以及由此对动体的力作用由于空气隙的变化而被自动中断。有利地，该安全装置不需要单独的能量供应装置而且不需要主动致动。由于在达到或超过预先设定的加速度或减速度时只停用被驶过的定子段，所以利用定子段的足够的冗余和尺寸，运输设备的功能能力整体上得以保留。

根据一个有利的实施方式，动体元件借助于安全装置可移动地安装在第一位置与第二位置之间。有利地，由此在达到或超过动体元件的预先设定的加速度或减速度时消除在动体元件与定子段之间的耦合，使得该加速度或减速度不能被传递到轿厢或踏板上。

为了同时有利地消除在一个动体元件与一个定子元件之间的磁耦合，根据另一有利的实施方式，被驶过的定子段与动体元件之间的空气隙中的磁阻在第一位置小于在第二位置。

根据一个有利的实施方式，动体元件被设计为使得，在以至少高于预定的加速度值或减速度值沿第一驱动方向、尤其是沿向上方向或向前方向被驱动，或者在沿第二驱动方向减速时，该动体元件被迫使到第一位置。由此，空气隙的长度可以变得更小和/或空气隙的横截面积可以变得更大，使得当动体、即轿厢或踏板沿第一驱动方向、尤其是向上或向前被驱动，或者沿第二驱动方向、尤其是向下或向后被减速时，可以实现或增大在定子与动体之间的力传递。在两种情况下，驱动力都沿第一驱动方向、尤其是向上或向前作用于动体、即作用于轿厢或踏板。

根据另一有利的实施方式，动体元件在以至少高于预定的加速度值或减速度值沿第二驱动方向、尤其是沿向下方向或向后方向被驱动，或者沿第一驱动方向减速时，被迫使到第二位置。由此，空气隙的长度可以变得更大和/或空气隙的横截面积可以变得更小，而且当动体、即轿厢或踏板沿第二驱动方向、尤其是向下或向后被驱动或者沿第一驱动方向、尤其是向上或向前被减速时，可以阻止或减小在定子与动体之间的力传递。在两种情况下，驱动力都沿第二驱动方向、尤其是向下或向后作用于动体、即作用于轿厢或踏板。

优选地，通过存在于定子段与动体元件之间的驱动力本身来将动体元件迫使到第一或第二位置。由此，有利地简化了安全装置的结构并且提高了可靠性。

优选地，该动体元件能偏离驱动方向、尤其是相对于驱动方向横切或倾斜地、尤其是以与驱动方向成预定角度、或者以预定的轨迹、或者在预定的圆弧段上移动，并且在动体元件的运动方向与驱动方向之间的预定角度在5度与45度之间、优选地在15度与30度之间。有利地，这引起适当的约束力，该约束力可以将动体元件从定子的力场中摆脱出来。

优选地，动体元件能沿直线移动和/或枢转。该实施方案提供了特别简单并且可靠的结构的优点。

根据一个有利的实施方式，该动体元件借助于安全装置通过自动起作用的机械约束力在驱动方向上的变化至少高于预定的加速度值或减速度值时从被驶过的定子段的力场中移动出来。因而，有利地，对于安全装置来说不需要主动致动系统而且不需要的主动致动驱动器，相反，通过来自定子所提供的驱动力的约束力引起安全功能。

根据一个有利的实施方式，该动体元件借助于安全装置在第一位置与第二位置之间可移动地安装在动体上，使得安装结构具有彼此匹配的元件、尤其是相互接合的元件，这些元件允许动体元件与动体之间的具有一个或多个预定机械自由度的相对运动而且通过机械约束力来实现这些相对运动。在这种情况下，有利地，可以使用机械上彼此匹配的元件的各种组合，例如螺栓和长圆孔、彼此相对滑动地滚子和轨道或导轨或导向元件。这些组合具有如下优点：安全功能可逆，而不需要运输设备的维护或修理。

根据另一有利的实施方式，该动体元件借助于安全装置在第一位置与第二位置之间安装在动体上，使得安装结构具有一个或多个预设断裂位置，这些预设断裂位置在超过预先给定的加速力或减速力时能够分离。在此，这些可分离的单元可以通过制动绳索来保护。该实施方式具有即使在加速力或减速力极其大的情况下可靠性更高的优点。

根据一个有利的实施方式，该动体具有至少两个平行的长圆孔，所述至少两个平行的长圆孔相对于该动体的运动方向成锐角地布置，其中该动体元件通过在平行的长圆孔中的至少两个间隔开的螺栓可移动地安装，使得该动体元件在达到或超过动体元件的预先设定的减速度时通过在平行的长圆孔中的移动来远离被驶过的定子段并且从被驶过的定子段的电磁场中摆脱出来。根据该有利的实施方式，通过改变在有故障的定子段与动体元件之间的空气隙，对动体的力作用被中断并且避免了动体以及因此轿厢的不符合期望的减速。长圆孔布置在动体上，螺栓布置在可移动的动体元件上。该有利的实施方式具有简单的结构和高的功能安全性。

根据一个有利的实施方式，该动体元件具有至少两个平行的长圆孔，所述至少两个平行的长圆孔相对于该动体的运动方向成锐角地布置，其中该动体通过在平行的长圆孔中的至少两个间隔开的螺栓可移动地安装，使得该动体元件在达到或超过动体元件的预先设定的减速度时通过在平行的长圆孔中的移动来远离被驶过的定子段并且从被驶过的定子段的电磁场中摆脱出来。根据该有利的实施方式，通过改变在有故障的定子段与动体元件之间的空气隙，对动体的力作用被中断并且避免了动体以及因此轿厢的不符合期望的减速。长圆孔布置在可移动的动体元件上，螺栓布置在动体上。该有利的实施方式同样具有简单的结构和高的功能安全性。

根据另一有利的实施方式，动体元件借助于旋转臂布置在动体上。该有利的实施方式具有简单的结构和特别低的维护花费，而且可以与可移动的布局相结合。

优选地，动体元件是永磁体动体元件。有利地，在永磁体动体的情况下，不需要将电能传输到动体上。

优选地，在上述实施方式中，动体元件的安装结构都具有端位置，使得安全装置只能沿行驶方向、尤其是只能在向上行驶时有效。在具有长圆孔的实施方式中，这种端位置通过长圆孔的顶部边界限定。在具有平行旋转臂的实施方式的情况下，提出了旋转角的机械限制。由此，有利地能够实现在向上行驶时的减速限制，而在向下行驶时的紧急制动的情况下没有进行减速限制。

根据另一有利的实施方式，动体元件的安装结构具有阻尼元件。由此，有利地降低了运输设备的机械负荷。

根据另一有利的实施方式，动体元件的安装结构具有复位元件。由此，该动体元件可以在到第二位置的力消除后有利地被迫使到第一位置。

根据另一有利的实施方式，在向上行驶时该动体元件的预先设定的减速度最大对应于重力加速度。该预先设定具有如下优点：作用于被输送的人员或物品的重力不可能被减速力完全消除或逆转。

本发明的其它优点和实施例从说明书以及随附的附图中得到。

易于理解的是，上面所提到的并且随后还要阐述的特征不仅能以特别说明的组合，而且能以其它组合以及单独地来应用，而不脱离本发明的保护范围。

附图说明

本发明依据实施例实施例在附图中示意性地示出而且在下文参考这些附图予以描述。

图1示出了如下电梯设备作为运输设备的示例，该电梯设备被构造得具有根据本发明的线性驱动器的第一优选的实施方式。

图2示出了如下电梯设备作为运输设备的另一示例，该电梯设备被构造得具有根据本发明的线性驱动器的另一优选的实施方式。

图3示出了通过减小空气隙的横截面积来增大磁阻。

图4示出了通过增大空气隙的长度来增大磁阻。

具体实施方式

在图1中示意性地示出并且整体上用100来表示作为根据本发明的运输设备的电梯设备。电梯设备100具有轿厢71作为人员输送单元，该轿厢能在电梯井道90中沿向上方向91和向下方向92竖直地移动。同样，虽然没有详细地示出，该运输设备可以是以踏板71作为人员输送单元的自动扶梯或者自动人行道。

电梯设备100被构造为具有线性驱动器80。该线性驱动器具有至少一个定子10和至少一个动体70，其中每个定子10都具有至少一个定子段20而每个动体70都具有至少一个动体元件30。每个定子段20都具有单独的定子绕组22，其中在该定子绕组中的可能的绕组短路通过开关23来表示。动体元件30优选地构造为永磁体。也可设想的是鼠笼式动体或者具有动体绕组的动体。具有空气隙长度的空气隙21在定子段20与动体元件30之间延伸。在该示意图中示出了四个定子段20，这四个定子段中只有一个定子段提供了详细的附图标记。

这种线性驱动器的问题的在于，除了动体的机械损坏之外，还有在定子绕组中可能发生绕组短路。在这种情况下，类似于涡流制动的工作原理，相对于定子绕组运动的动体引起感应电压而且由于定子绕组被短接而具有感应电流，该感应电流的磁力作用按照楞次定律反作用于感应源，使动体以及因此轿厢的运动剧烈减速。在逆变器中的损坏也可能造成驱动力的突发的逆转并且借此可能造成巨大的减速。该减速在高速行驶的情况下可能表现出危险。

如果至少一个动体元件30尤其是在向上行驶期间在驶过定子段20时由于电故障或机械故障而达到或超过预先设定的减速度，则根据本发明的线性驱动器80的安全装置40应该进行干预。

安全装置40能够实现动体元件30在动体70上的被引导的可移动安装结构。为此，动体元件30原则上能在第一位置61与第二位置62之间移动。两个位置61、62在图1的图像的左边缘处相对于彼此详细地示意性示出。在第一位置61，动体元件布置得离定子10更近，而且借此比在第二位置62明显更强烈地受到定子的磁影响。

如在图1中示出的那样，在本实施例中，在动体元件30上间隔布置的螺栓60与动体70上的相对应地间隔布置的平行长圆孔50相接合，而且螺栓60能在这些长圆孔中平行地移动。平行的长圆孔50允许动体元件30相对于动体70的被引导的移动。长圆孔50被布置成相对于动体70的运动方向成锐角，使得动体元件30逆着动体70的运动方向的移动使动体元件30相对于动体70的运动方向倾斜地远离定子段20，由此使得磁力作用沿动体70的运动方向被中断或者至少大幅降低。

如果相应的另一元件具有相对应地间隔开的长圆孔50，则螺栓60不仅可以布置在动体70上而且也可以布置在动体元件30上。

平行长圆孔50相对于动体70的运动方向的角度应有利地被选择为使得一方面形成足够的横向移动以便使动体元件30远离力场，但是另一方面约束力足以使动体组件30逆着磁力的横向分量从定子段20的场中移动出来。建议角度在5度与45度之间、尤其是在15度与30度之间。

通过将动体元件30从第一位置移动到第二位置，在动体元件30与定子段20之间力作用沿动体70的运动方向被中断或者至少被降低到如下程度：不再能引起轿厢71的剧烈减速。在线性驱动器的适当设计的情况下，轿厢71可以利用余下的定子段继续其行驶。此外，有利地，在动体元件30上还布置有复位元件120，一旦已经驶过有故障的定子段20和/或在不再迫使动体元件30到第二位置时，这些复位元件就可以使动体元件30在长圆孔50中复位。

图2示出了具有轿厢71的另一电梯设备100的示意图，该轿厢能在电梯井道90中移动。与已经结合图1描述的相同的构件配备有相同的附图标记，而且不再单独地详细地被介绍。在该示例性实施例中，动体元件30可枢转地安装在动体70上。动体元件30相对定子段20的运动能够通过平行的旋转臂130的布置来实现，所述旋转臂借助于布置在动体70上和布置在动体元件30上的旋转轴承140使动体元件30在故障情况下从磁力场中枢转出来并且将力作用中断。有利地，旋转轴承140具有端位置110，该端位置例如可以布置在动体70的底板上。图2示出了在第一位置的动体元件30；这里没有明确地绘制第二位置；在第二位置，动体元件30沿顺时针向下枢转开，由此距定子段的距离被增大。

旋转臂130的长度也可以不同而且呈现一般的四边形而不是平行四边形，使得除了枢转运动之外还发生动体元件30的附加的旋转。同样，旋转装置和移动装置、尤其是旋转臂、长圆孔、轨道和螺栓可以彼此结合，例如其方式是旋转轴承和圆弧段形状的长圆孔共同起作用。

有利地，在旋转轴承140中或者在旋转臂130上附加地布置阻尼元件120和复位元件121(参见图1)。

同样可设想具有预设断裂位置的保持系统。为了在预设断裂位置上断裂之后不掉落组件，该组件可以通过钢丝绳来紧固。替代预设断裂位置，也可能会使用具有滚子弹簧压力元件的闩锁。该方案在自动人行道的情况下是有利的。

图3示意性地示出了增大磁阻的可能性。在图3a中示意性地示出了定子段20和动体单元30。定子段20具有u形容纳空间，动体元件30接合到该u形容纳空间中。f指示磁通量的方向。通过在定子段20与动体元件30之间的特定的重叠，得到空气隙21的空气隙长度l和横截面积a。这里，空气隙21和空气隙长度l应被理解为在动体元件的左侧和右侧示出的区域或部分长度之和。图3a示出了在第一位置的动体单元。通过相对应的安装结构，可以将动体单元30转移到第二位置，如其在图3b中示出的那样。在此，空气隙长度1保持不变，不过横截面积a明显减小。

图4示意性地示出了增大磁阻的其它可能性。在图4a中示意性地示出了定子段20和动体单元30。定子段20平行于动体元件30布置。通过在定子段20与动体元件30之间的特定的布局，得到空气隙21的空气隙长度l和横截面积a。图4a示出了在第一位置的动体单元。通过相对应的安装结构，可以将动体单元30转移到第二位置，如其在图4b中示出的那样。在此，空气隙长度1明显增大；空气隙的横截面积a基本保持不变。

基本上关键的是，从第一位置到第二位置的移动需要沿与驱动方向不同的方向进行，尤其是具有与驱动方向横切的至少一个方向分量。在图3和4的当前的情况下，驱动方向平行于z方向，但是动体元件30平行于y方向被移动。当然，动体元件30还可以附加地平行于z方向被移动。