电梯的制作方法

专利名称：电梯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种权利要求1前叙部分所限定的电梯。
在电梯技术中，有若干方法用来产生电梯的动力。一种普通的方法是使用与利用钢索提升电梯轿厢的转动电动机相连的牵引滑轮，在牵引滑轮相对侧设有一对重来平衡负载。另一种常规方法是在液压电梯中应用的，在这种电梯中，移动轿厢的提升力或直接或通过钢索取自液压缸。多数现代电梯都基于这两种方法，其中的很多变化也发展起来了。
虽然上述类型的电梯已确立起来，并且在操作中安全可靠，但其中所采用的解决方案包含有若干因素，是改善与产品开发的目标。例如，很多探索在不断地进行中，试图找到既可更有效地利用建筑空间又能降低能量消耗的途径。对液压电梯来说，提升高度在实践中限于若干层。相反，钢索悬挂电梯被安置在几百米高的建筑物中，在这种情况下，钢索的延长和颤振就成了问题，由于钢索悬挂配置，在一个竖井中的电梯数量实际上限于一部。
除了钢索悬挂和液压电梯，在电梯中使用线性电动机的若干方案已被提了出来。在这种情况下，电机完全被设置在竖井空间中。多数线性电梯电动机是基于感应电动机原理，虽然形式的电动机如基于永久磁铁的线性电动机已被提了出来。若干不同的方案已被提出，但还不可能产生有竞争性的电梯。
本发明的目的就是获得一种新的电梯，其中，避免了现有解决方案中遇到的一些缺陷。为达到这一目的，本发明的电梯以权利要求1中特征部分中阐明的特征为特征。
本发明基于所谓的转辙磁阻线性电动机或由此演变的一种变型，它采用了所谓的微磁通技术。在转辙磁阻电动机中，线性电动机的各绕组被任由选择地置放在固定的主线路中或可移动的副线路中。通过产生沿运动方向的力组分和与运动方向垂直的力组分，电动机被用来移动和支撑轿厢。绕组于主侧或副侧的配置可以按照每种应用单独进行选择。
根据本发明的一优选实施例，利用线性电动机和气隙气动调节的组合效应。线性电动机通过产生沿运动方向的力分量和垂直于运动方向的力分量被用来移动和支撑轿厢。线性电动机的主线路和副线路之间的气隙利用所述垂直分量和压缩空气得以保持。
根据本发明的一优选实施例，在基于微磁通技术的电动机即称为微磁通电动机中，各绕组被置放在主和副两侧，这样，就减少了磁通泄漏的比例并改善了电动机的动力与重量比。对各绕组的电流供应如此受到控制，使得磁通将仅通过电动机磁轭部分的一最小距离，其磁通回路将经由相邻各齿首先得以构成。
根据本发明的一优选实施例，动力利用沿电梯轨道的整个长度设置的控制装置供给各绕组的，且每个绕组单独受到控制。另外，若干绕组可以组合起来形成受到共同控制的一组。
根据本发明的另一种可供替代的实施方案，气动装置包括一压缩空气源以及带有喷嘴的管道系统，喷嘴基本上配置在线性电动机主线路和和副线路之间的气隙中。压缩空气保持了气隙的清洁并产生从气隙中央到其边缘的流畅气流。
关于本发明结构方案的各种选择，是将线性电动机和气动装置安置在电梯轿厢的一侧或将线性电动机和气动装置安置在电梯轿厢两或多侧。前一种方案为电梯在建筑物中的置放和传统电梯竖井的独立性提供了更多的自由。后一种方案使得特定电梯电动机的物理尺寸的变化有了更多自由。
在本发明的特别涉及线性电动机结构的一实施例中，主和副线路的齿距通过应用微调原理得以实现。这样，电动机动力可以在电动机的活动部分即可动的副侧的整个长度均匀分布。
根据进一步的实施例，主线路和/或副线路在面对气隙的表面上被涂上树脂膜。线性电动机的气效气隙由此可以得到调整，而无需同时增加气动调整气隙。
本发明的新型电动机解决方案在电梯技术中提供了若干优点。由于电动机直接对电梯轿厢施加一提升力，不需要作为日常维护和更新负的一项标的的提升钢索。由于钢索的延长而进行的再调整自然就没有必要了。相应地，牵引滑轮和转向滑轮也就没必要安装了。对重和连带的轴装置，如对重导轨，就成为多余的了。不再需要单独的机房，但控制和操作装置可以配置在电梯中，或连同平台处的装置一起配置。电梯轿厢在电梯竖井中的运行由气动支撑系统控制，因而没有为它们设置的传统轿厢导向装置或导轨。目前技术中使用的安全装置也被省去。电梯竖井的总利用程度更高了，因为除电梯轿厢外需要在竖井中安装的唯一设备是非常平的电动机磁性线路。提升高度不受限制，而不需要为高度所必需的任何特定的附加设备或装置。
电梯轿厢可作为外部设施来设施，其中，电梯沿建筑物的外墙爬升，这样，在建筑物内部节省了更多的空间。在本发明的电梯解决方案中，还可以使用轻轿厢结构，因为不象牵引滑轮电梯那样，磨擦的大小不对最小轿厢重量构成限制。基于本发明电梯的自由程度和传统电梯的限制，这种新的解决方案提供了一些优优势，特别是在非常高和非常短的电梯竖井的情况下。另外，本发明的电梯解决方案使得可以开发多轿厢电梯竖井以及结合了垂直和水平运动的运输系统。
转辙磁阻电动机较之传统的电动机方案有着相当高的动力-重量比。在微磁通电动机中，动力-重量比甚至与磁阻电动机相比都可以进一步改进。
在下文中，将借助一些实施例根据附图对本发明做详细的说明，其中

图1说明本发明电梯的原理；图2a和2b说明转辙磁阻电动机(switched reluctance motor)的原理，表示沿侧向看到的和从气隙侧看到的电动机；图3a和3b说明微磁通电动机(microflux motor)的原理，以侧视图表示和从气隙侧看到的电动机；图4说明电动机的力效果；图5说明本发明电动机的控制原理。
本发明的电梯(图1)沿着主线路即安装在配置于建筑中的电梯竖井的壁1上的线性电动机的定子2的表面移动。虽然图1中电梯被描述成在由墙壁1、3和5界定的竖井内移动，但本发明的实施并不限于竖井，而是由其电动机支撑的电梯可以沿着其定子移动，定子安装在墙1上或者另外可靠地固定在没有侧墙的建筑物上。具有配装其上的副线路即线性电动机转子的可移动滑块4配装于电梯轿厢6上，它沿定子2移动，以一气隙与其分开，如下文所描述的那样。
如图2a和图2b所示，定子2包括多个定子组件8，定子组件8配装于定子的支撑结构7上并包括一个带有指向转子的各齿12和连接各齿的轭部14的磁路10。在齿和轭这两个区域，铁结构具有基本上相同量级的厚度。缠绕在定子各齿12上的是线圈16，在线圈中流动的电流产生磁通18，它经由各齿和轭部，并进一步穿过气隙20进入装到滑块上的转子的磁路22。转子的磁路22由转子各齿24和连接相邻转子齿24的轭部26组成。在图2a中所示的实施例中，各定子组件的槽距与转子的槽距是等同的，这样，给定定子组件的各齿和与定子组件相对的各转子齿对准。邻近的定子组件在滑块的运动方向被移动了距离X，其在图2a的例子中对应于转子槽距的1/8。当电流如下文详细描述的那样在适当的控制下通过线圈时，在转子和定子之间产生一个力，它具有一个力分力Fx，作用在滑块磁轭的方向即运动方向，以及一个力分力Fy，作用于与运动方向相垂直的方向并使转子和定子相互吸引。滑块配设有各空气通道27。在一端，各空气通道在电动机气隙20中的喷嘴21处终止，在另一个终端，它们和一个管道系统23相连接，这个系统有一个与之连接的气压源25。整个气压设备可装在电梯轿厢上，在这种情况下，其驱动电动机通过轿厢钢索或供应轨道供应电力。另外，气压源可以固定地装在建筑物中，在这种情况下，管道系统23以与轿厢钢索相对应的方式设置在电梯轨的下面/旁边。采用气动设备，受压空气被供入电动机气隙20，这样，定子与转子之间的吸引力被消除了，从而恒定气隙得以保持。定子和转子的面向气隙的表面具有平滑形状，以保证受压空气足够均匀地分布在气隙中，以维持恒定的气隙大小。定子绕组与槽之间的空间被充以树脂或其他本领域中所熟知的其他物质。相应地，转子各齿之间的槽充以树脂或其他非磁性填充物。这样，磁路由定子和转子各齿以及连接各齿的轭部和定子与转子间的气隙组成。
关于转辙磁阻电动机的一个重要因素是，磁通必须如此进行控制，使得它将在定子侧和转子侧两侧上通过两个相邻的齿和连接它们的磁轭部分。这确保磁路的路径短并且不需要笨大的铁框架。在如图2所示的转子中，将定子绕组靠近气隙设置会显著减少杂散磁通，但某些杂散磁通仍会出现在定子各齿一侧。为了减少杂散磁通，在图3所示替代方案中，线圈28也缠在转子齿24上。在可应用的情况下，同样的参考标号在图2及图3中表示相应的部件。在根据图3所示实施例的微磁通电动机中，“微磁通电动机”在本文中是用于该替代方案，定子各定子组件的位移X是转子槽距的1/21。这样，相应于整个转子的21齿的长度有二十个定子齿。以此方式，应用微调原理(vernierprnciple)，可实现提升力的平稳性，在下文中将结合图4对此进行探讨。图3所示的微磁通电动机中的定子的磁路包括一个持续的磁轭，其按照槽距设置有各齿。这样，图2和3所示的实施例在结构上彼此不同，并且它们的控制原理在细节上也相应地彼此不同。然而，在每个实施例中，电力以这样一种方式供给各定子绕组，使得由每个绕组产生的主磁通经由与绕组相邻的齿完成其回路并不进一步通过磁轭。在如图3所示的情况下，供给转子绕组的电力用来减少杂散磁通。
为了清楚起见，图3仅描述了定子绕组16和转子绕组28的一部分。电流的方向(+或-)表明在每个槽中，且通过各齿12和24、轭部14和26以及气隙20完成其回路的各磁通分别以实线和虚线来描述的。
当一转子齿移过一定子齿Ta时，由定子绕组产生的沿运动方向的力以由曲线Fxa所示的方式变化。当它通过下一个齿Tb时，产生由曲线Fxb表示的力效果。各绕组以相应的时差作相位调整而予以接通。由于定子和转子各齿根据微调原理另外被移动，实现了沿运动方向的均匀的总力Fx。折线Fya描述定子齿与转子齿之间的与运动方向垂直的互相吸引力。在应用特定标尺(certain dimensioning)的情况下，指示大小的力分量形成在纵坐标轴上，Fy是Fx的4倍多。
微磁通电动机的基本线路配置及其在电梯驱动中的控制表示在图5中。沿其整个长度装在电梯竖井中的是定子，它包括各定子绕组，即竖井线圈L1，L2，......LN，LN+1，LN+2，......，LM，如上所述配装在各定子齿之间的各槽中，相对于各转子齿在相位上变化。各线圈L1......，LN串联连接，由单一一个恒流电源30向它们供电。沿着电梯竖井的整个长度，有若干个串联连接的竖井线圈组，一个接一个地安装，每组由其自己的恒流电源供电。为了使每一竖井线圈能够在适当的时刻被接通，电梯竖井装配有各检测器32，其监测滑块在竖井中的位置，并用来向竖井线圈的适当部分接通电力。关于竖井线圈的控制，没有必要强求任何精确的要求，因为当滑块位于其上时使定子线圈通电就足够了。用于竖井线圈的各恒流电源是通过电桥(mains bridge)34经由装在竖井中的电缆36来从供电网馈电的。恒流电源(constant current powersource)30的电流也通过电力调整设备38经由安装在竖井中的电缆40来控制的。恒流电源并从而线圈的控制可以以本身已知的方式来执行，这里没有必要细述，但是，业内人士可以根据本发明讲述的原理设计或构造出本发明所需要的设备的细节。
滑块4被装在电梯轿厢上，由图3所示的带齿的磁性部件(magnetic pack)组成，其包括例如十个转子绕组28。每个转子绕组由它自己的线圈控制器42来控制，其经由轿厢缆索44从电桥馈电。使用参考速度和电梯的实际速值对线圈控制器进行控制。参考速度46是根据电梯控制逻辑48产生的，而实际速值50是通过速度或位置检测器从电梯轿厢或滑块的运动产生的。线圈控制器的控制信号是经由控制电缆52提供给轿厢的。各线圈控制器如此进行控制，使得作用于轿厢上的力与运动的方向和轿厢的载荷相适应。
各转子线圈也可以用位置与速度检测器来控制，在这种情况下，电梯轿厢配有一个位置检测器，用于产生相应于电梯轿厢位置的位置信号，以及一个用于加速控制器的加速度器。各线圈控制器由位置检测器和加速控制器提供的数据来控制，所以，位置检测器必须提供充分准确的位置数据以保证各线圈的适上配电。
当电梯向上运行时，各电动机线圈必须如此磁化，使得除了将轿厢支撑在竖井中的定子与转子之间的垂直力以外，还产生取决于轿厢重力和运动速度的力。当轿厢向下运行时，其可以通过将电力供入电阻器或供入供电网或供入能量储存器如蓄电池，而受到电制动。然而，各线圈必须在定子与转子之间产生一个使轿厢牢固保持在竖井壁上的力。
转辙磁阻电动机的控制可以相应的方式进行，但是，技术实施与上面所描述的有着相当大的区别，因为只有电动机各部分之一配有绕组并且只有这些绕组受到控制。
对竖井的电力供应可以以隔离的方式进行，这样，每个包括若干米距离的隔断中的各线圈控制器经由一个与供电网连接的单独的电源。
沿垂直于运动方向的方向作用于轿厢以及滑块上的力Fy得到补偿，并通过将受压空气通过管道系统27供入气隙使定子与转子之间的恒定气隙得以维持。这一技术是从气力支撑技术获知的，并且根据此项技术，压差导致空气从管道喷嘴流向电动机的边缘。
电梯提升运动所需的能量大于使用对重的电梯解决方案。为了减少取自供电网的电力，应用了能量储存器，电梯轿厢向下运动产生的能量被输入其中。
随电梯轿厢一起运动的转子所需的能量也可以使用轿厢缆索以外的装置供应给轿厢，可以为竖井配备导电性轨道，电从导电性轨道经由受电器通向轿厢供应电缆。另外，能量也可以通过辐射(radiation)以感应方式供给或从装在电梯轿厢上并在停机时进行充电的蓄电池供给。
以上借助实施例对本发明进行了描述。然而，这一阐述不可视为专利保护范围的限制。除了作为例子给出的实施例，关于电力供应、电梯控制、电动机结构、制动能量的回收以及安全设备结构，有大量的可供替代的方案。虽然电动机被描述为只包括一个气隙，但可以使用带有若干气隙、以及限定所述各气隙并放置在电梯轿厢一侧、电梯轿厢相对两侧、或互相垂直的两或更多侧的相应数量定子和转子对。类似地，多个电动机可以彼此不同的角度设置，即使它们处在电梯轿厢的同侧或不同侧。
权利要求
1.一种电梯，包括一个电梯轿厢(6)和一个驱动装置(2，4)，驱动装置包括一个持久地安装于一基本上垂直的壁上的线性电动机主线路(2)，以及一个连同电梯轿厢(6)一起安装并随电梯轿厢(6)一起移动的线性电动机副线路，其特征在于，电梯轿厢(6)通过驱动装置得以移动和支撑，线性电动机的主线路(2)和副线路(4)包括沿电梯运动方向依次设置的各齿(12，24)，相邻各齿之间具有槽，线性电动机的各绕组(16，28)配置在至少是主线路或副线路中的各槽中，由各绕组引发的磁通(18)基本上通过主线路(2)和副线路(4)中的两个相邻齿(12，24)和两者之间的一个轭部(14，26)构成其回路。
2.如权利要求1所述的电梯，其特征在于，所述电梯包括气动装置(23，25，27)，借助于该气动装置压缩空气可以供入线性电动机主线路(2)和副线路(4)之间的空间，主线路(2)与副线路(4)之间的气隙(20)可通过所述压缩空气进行调节。
3.如权利要求1或2所述的电梯，其特征在于，所述各绕组(16，18)配置在主线路(2)和副线路(4)两者中的各槽里。
4.如上述权利要求中任一项所述的电梯，其特征在于，它包括各控制装置(30-52)，借助于控制装置所需电力可供入线性电动机的各绕组(16，28)，主线路(2)的各控制装置沿电梯轨道的长度排布，每个绕组(16)单独进行控制。
5.如上述权利要求中任一项所述的电梯，其特征在于，气动装置(23，25，27)包括一个气压源(25)和一个带喷嘴(21)的管道系统(23，25)，所述喷嘴基本上配设在线性电动机主线路(2)和副线路(4)之间的气隙(20)中。
6.如权利要求1-5中任一项所述的电梯，其特征在于，线性电动机和气动装置被安置在电梯轿厢的两侧或多侧上。
7.如上述权利要求中任一项所述的电梯，其特征在于，主线路的齿距与副线路的齿距是根据微调原理来配布的。
8.如上述权利要求中任一项所述的电梯，其特征在于，主线路和/副线路在面对气隙的表面上涂以塑料膜。
全文摘要
本发明涉及一种电梯的驱动系统。电梯包括一个驱动装置(2,4),借此电梯轿厢(6)可以被移动和支撑。线性电动机的主线路(2)被持久地装在建筑物的墙上,而其副线路则与电梯轿厢(6)一起安装并随电梯轿厢(6)移动。在磁阻式线性电动机的主线路(2)与副线路(4)之间提供压缩空气以维持它们之间的气隙(20)。
文档编号H02K7/08GK1265078SQ98807672
公开日2000年8月30日 申请日期1998年6月18日 优先权日1997年6月19日
发明者马蒂·卡基普罗, 雷莫·佩尔托-休伊科, 安蒂·卡莱昂尼米 申请人:通力股份公司