CN100347067C - 具有电磁促动器的电梯设备和电磁促动器的热防护的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对用于抑制电梯设备的振动的电磁促动器(10)热防护的方法和装置。所述装置包括温度评价单元(24)，所述评价单元根据与提供给促动器(10)的电流(I_plim)成比例的信号(I_plim、F_plim)对促动器(10)上的实际温度(T_n)进行判定，和另外包括一个限制器(25)，当温度评价单元(24)判定的在促动器(10)上的实际温度(T_n)高于预定的温度(R_nL)时，所述限制器将对提供给促动器(10)的电流(I_plim)进行限制。

Description

具有电磁促动器的电梯设备和电磁促动器的热防护的方法

技术领域

本发明涉及一种具有电磁促动器的电梯设备和一种对电磁促动器进行热防护的方法。

背景技术

在EP-B-0731051中披露了一种电梯设备，其中采用多个电磁线性促动器主动对行驶质量进行控制。这种系统通常被称作主动行驶控制系统。在电梯轿厢沿竖井内设置的导轨运行的同时，安装在轿厢上的传感器对垂直于运行方向发生的振动进行测量。传感器的输出信号被输入控制器，所述控制器为每个线性促动器计算出用于抑制检测出的振动所需的开动电流。所述开动电流被提供给线性促动器，所述线性促动器对振动进行缓冲和因此可以改善在轿厢内的乘客的乘行质量。

考虑到非常不对称的载荷加在轿厢上或轿厢平衡状态不佳的情况，所以需要对一个或多个线性促动器连续供电，以便克服不平衡。促动器的连续起动将导致促动器过热，如果对电梯不进行检查，将有可能会导致促动器本身的热损坏。上述仅是其中的一个举例，还有其它影响电梯轿厢的条件很容易导致过热现象出现的情况。

解决此问题的通常的方法是在促动器上安装一个双金属片，用于对促动器的触发进行控制。因此当促动器的温度升高到双金属片的预定的激活温度时，促动器内的双金属片将断开触发电路和相应的促动器将被断开，直至温度降低到双金属片预定的激活温度之下。很明显，由于动作的促动器不再产生稳定电梯轿厢的力，所以就该断开点而言主动行驶控制系统的性能将会出现瞬时恶化的现象。另外该性能的恶化立刻就会使在电梯轿厢内乘行的任何乘客感觉到，因而背离了主动控制系统的本意并有损于用户对主动行驶控制系统的信赖。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的电磁促动器中存在的缺陷并提出一种防止电磁促动器过热的方法和装置。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种电梯设备，包括：电梯轿厢，所述电梯轿厢被导向组件沿导轨进行导向，所述导轨安装在竖井内；至少一个电磁促动器，所述电磁促动器安装在轿厢与每个导向组件之间；和控制器，所述控制器根据检测出的振动对促动器的触发进行控制，其特征在于包括温度评价单元，所述评价单元用于远距离判定促动器上的温度；和当判定的促动器上的温度超过第一预定的温度时，限制器对提供给促动器的电流进行限制。

一种用于对电磁促动器进行热保护的方法，所述电磁促动器安装在电梯设备的轿厢和导向组件之间，用于对检测出的振动进行抑制，包括如下步骤：a)对促动器上的温度进行远程判定；和b)当在被判定的促动器上的温度超过预定的温度时，紧接着对提供给促动器的电流进行限制。

本发明特别是提出一种电磁促动器的热防护装置，包括温度评价单元，所述温度评价单元根据与提供给促动器的电流成比例的信号判定促动器上被评价的温度，和一个限制器，当促动器上的实际温度超过第一预定温度时，所述限制器对提供给促动器的电流进行限制。因此可以避免促动器热恶化和热损坏。另外温度评价单元可以设置在距离促动器较远的位置，以任何一种电路方式，实现对提供给促动器的电流的控制。

优选，当促动器上的实际温度超过第二预定的温度时，提供给促动器的电流将被限制到最小的程度。确定的最小的程度应使因电流在促动器上的能耗等于或小于因传导和对流产生的促动器的热损耗。因此即使采用限制的驱动电流也可以对促动器连续的触发。

本发明的优点尤其在于，可用于在电梯系统中对沿竖井内的导轨进行运行的电梯轿厢减振的促动器。当温度超过第一预定温度时，加在促动器上的电流被逐渐限制，而不是被完全断开。因此乘客不太易于感觉到行驶质量的变坏。

另外可以将热防护装置和方法很容易地结合在促动器的控制器内，而不需要任何附加的硬件器件。

附图说明

下面将对照附图仅出于举例的目的对本发明的优选实施例加以详细的说明。图中示出：

图1为电梯轿厢沿导轨运行的示意图，其中轿厢包括用于抑制轿厢振动的线性促动器；

图2为说明中间滚轮和杠杆件与一个图1所示的导向组件的配合的促动器设置在一起的侧视图；

图3为图1和2所示的一个促动器的立体图；

图4示出图1至3的促动器的经验模型；

图5为采用图4的模型获得的结果的曲线图，

图6为图1的电梯设备的主动行驶控制系统的信号流框图，其中包括本发明的热防护的第一实施例，和

图7为图1的电梯设备的主动行驶控制系统的信号流框图，其中包括本发明的热防护的第二实施例。

具体实施方式

在图1中示出包括有根据EP-B-0731051中披露的主动行驶控制系统的电梯设备，所述主动行驶控制系统另外还包括本发明的热防护单元。轿厢1被滚轮导向组件5沿安装在竖井(图中未示出)内的导轨15导向。轿厢1被弹性保持在用于被动减振的轿厢框架3内。利用多个橡胶弹簧4实现被动减振，所述橡胶弹簧的设计比较坚硬，用于对高于50Hz频率的声音或振动进行隔离。

所述滚轮导向件5安装在电梯框架3的下面和上面的两侧。所述滚轮导向件分别具有一个滚轮座和被支撑在杠杆件7上的三个导轮6，所述杠杆件可摆动地连接在托架上。其中的两个导轮6从侧面接合在导轨15的相对侧。支撑这两个侧导轮6的杠杆件7被一个连杆9相互连接，以便保证两者的同步移动。剩余的中间导轮与导轨15的端面接合。接触压力弹簧8将每个杠杆件7向导轨15方向顶压。采用对杠杆件7和因此相应的导轮6进行顶压的弹簧属于通常的被动减振方法。

为每个滚轮导向件5分别设有两个电气促动器10，用于分别对中间杠杆件7在y向上和对两个被互连的侧杠杆件7在x向上进行主动移动。

导轨15上的不平直、由曳引缆索产生的曳引力的横向分量、运行期间载荷位置的变化和空气动力都会导致轿厢框架3和轿厢1的振动，从而对运行舒适度造成不利的影响。所以必须降低轿厢1的这种振动。每个滚轮组件5的位置传感器11连续地分别对中间杠杆件7的位置和互连的两侧的杠杆件7的位置进行监视。另外，加速度传感器12对作用在轿厢框架3上的横向振动或加速度进行测量。

位置传感器11和加速度传感器12产生的信号被馈送给一个安装在轿厢1顶部的控制和电源单元14。控制和电源单元14对这些信号进行处理，产生电流I，控制促动器10反向于检测出的振动动作。从而实现对作用于框架3和轿厢1上的振动的减振。可以将振动衰减到电梯乘客感觉不到的程度。

图2进一步示出中间导轮6和杠杆件7与配合的促动器10的设置，很明显，下述的说明也适用于两个侧导轮6和被互连的杠杆件7。由于接触压力弹簧8和促动器10与杠杆件7是平行设置的，所以即使在主动行驶控制系统局部或全部失效之后滚轮导向组件5仍能保持工作能力，其原因在于促动器10的接触压力弹簧8迫使导轮6分别顶压在导轨15上。因此，即使没有电流加在促动器10上，轿厢框架3仍能被接触压力弹簧8被动减振。

如图3所示，促动器10是建立在动磁铁原理的基础上和包括一个叠片定子17、绕组16和移动促动器部分18，所述移动促动器部分18包括一个永磁铁19。所述移动促动器部分18与杠杆件7的的顶端连接，从而当加在绕组16上的电流I改变时，磁力同时改变，导致移动促动器部分18、杠杆件7和被耦合的导轮向导轨15或背离导轨15移动。促动器10的优点在于易于控制、重量轻和移动质量小，以及具有大的动态和静态力(例如800N)，同时功耗小。

本发明的目的在于保证主动行驶控制系统的最大的可用度，同时又能避免尤其是当有一个大的不对称载荷加在轿厢1上或当轿厢1平衡状态不佳时，促动器10的热损坏。在所述的情况下需要对一个或多个促动器10连续加电，以便克服不平衡。该连续的触发将导致促动器10升温和如果不对电梯加以检查，则将有可能导致促动器10本身的热损坏。实现本发明目的的第一步是对促动器10的热特性加以评价。根据第一原理，电路(即绕组16)的作为热被消耗的能量将促使促动器10温度升高。此点可以用下式表示：

公式1：消耗的能量-＞促动器升温-(热传导和对流效应)。

该表达式导致提出公式2：

公式2： $I^{2}R=\frac{\mathrm{cM}(T_n-T_{n-1})}{\mathrm{\Δt}}-(T_n-T_{\mathrm{amb}})({\mathrm{\λA}}_1+h_c{A}_2)$

其中：I＝在取样周期Δt内加在促动器上的平均(或均方根)电流；

R＝线圈的电阻；

c＝专门的热容量；

M＝质量；

T_n＝在取样周期Δt后的实际温度；

T_n-1＝在取样周期Δt状态下的暂时温度；

T_amb＝环境温度；

λ＝热导率；

A₁＝传导面面积；

h₂＝对流换热系数；

A₂＝对流换热面积。

采用上述公式求出T_n：

公式3： $T_n=\frac{I^2\mathrm{R\Δt}+\mathrm{cM}{T}_{n-1}-T_{\mathrm{amb}}\mathrm{\Δt}(\mathrm{\λ}{A}_1-h_c{A}_2)}{\mathrm{cM}-\mathrm{\Δt}(\mathrm{\λ}{A}_1+h_c{A}_2)}$

针对特定类型的促动器10，根据在气候环境测试箱内的实验很容易确定出c、M、λ、A₁、h_c和A₂等值。另外，可以将绕组16的电阻R设定为一个平均常数值，或为实现更为精确的结果，可以对电阻R的取决于温度的函数加以评价和使用。

如图4所示，实际上可以采用换热函数对促动器10的特性模型化，所述模型得出图5所示的温度特性曲线。

图6为用于图1所示的电梯设备的主动行驶控制系统的信号流框图，其中包括本发明的热防护。当轿厢1和框架3沿导轨15运行时，外部的干扰力将作用于轿厢1和框架3上。所述的外部干扰通常包括主要由于导轨15不平造成的高频振动和由于轿厢1的不对称装载产生的较低频率的力、曳引缆索的侧力和空气干扰或风力。由位置传感器11和加速度传感器12检测出所述干扰并产生信号，所述信号被馈送给控制和电源单元14。

在控制和电源单元14被检测出的加速度信号在求和点21被反相并作为加速度误差信号e_a被馈送给加速度控制器23。加速度控制器23确定出为抵消掉由被检测出的加速度造成的振动促动器10所需的电流。同样，被检测出的位置信号在求和点20与基准值P_ref进行比较，产生一个位置误差信号e_p。位置误差信号e_p接着被馈送给位置控制器22，所述位置控制器对为克服检测出的偏离基准值P_ref的位置信号导致的干扰促动器10所需的电流I_p加以确定。根据现有技术，将导出的两个电流I_a和I_p在求和点26上简单地相加，然后作为合成电流I加在促动器10上。

根据本实施例，位置控制器22的输出电流I_p还要经过限制器25的处理，产生电流I_plim，所述电流流向求和点26，用于与来自加速度传感器23的电流I_a相加，产生一个合成电流I，加在促动器10上。

来自限制器25的电流值I_plim还作为温度评价单元24的输入，所述评价单元包含有与公式3相符的传导函数。由于绕组16的电阻R或者是一个常数，或者用取决于温度的函数表示，和取样周期Δt可以在控制器14上设定，传导函数仅需要的变量(输入)是电流I_plim，所述电流如上所述由限制器导出，环境温度T_amb如上所述可以是预设定的常数或采用温度传感器测出，和促动器温度T_n-1的暂时被存储的值被存储在温度评价单元24的寄存器24a内。因此，由温度评价单元24对实际的促动器温度T_n加以确定和输入给限制器25。

限制器25对在不致导致促动器10热损坏的给定的促动器温度T_n下加给促动器10的最大允许电流值I_pmax加以确定。如图4所示，在低于下面的门限促动器温度T_nL的所有温度时，最大允许电流值I_pmax是恒定不变的。该恒定的电流值仅与驱动位置控制器22的电源电子装置有关。当促动器10的温度超过下面的门限温度T_nL时，限制器将对最大允许电流值I_pmax进行限制。当促动器10的温度达到上面的门限T_nH时，限制器25不会输出电流。因此可以对促动器10进行保护，避免出现热恶化和损坏。

在本实施例中，最大允许电流I_pmax以及在促动器温度高于T_nL时电流I_plim为零，但从公式1和2可以看出，即使在该温度范围内仍然可以提供一个非零的电流I_plim，而不会导致在促动器10上的温度的升高。在此情况下，因绕组16内的电流I_plim而在促动器10上产生的能耗等于或等于由于导热和热对流造成的促动器的热损耗。因此，仍可以利用限制的驱动电流I_plim对促动器10进行连续触发。

在本实施例中，仅将作为位置控制器22的输出的电流I_p加在限制器25和温度评价单元23上。其原因在于，涉及的是诸如轿厢1的不对称装载等低频干扰27，所述低频干扰将需要连续地触发促动器10和因此导致在促动器10上产生最大的热效应。该低频干扰27主要体现在位置误差信号e_p内。当然也可以在加速度控制器23的输出端上安装一个附加的限制器25和温度评价单元24。另外，单独的限流器25和温度评价单元24也可以加在求和点26的输出端上，以便对合成电流I进行限制。

还可以联想到，将温度评价单元24和限流器25组合成控制器的单独的一个单元。

图7示出本发明的优选实施例。在本实施例中将图4的组合在一起的模拟控制和电源单元14分成单独的数字控制器30和单独的促动器电源单元31。此点将实现在控制器内的数字处理，将大大改善效率和精确度。控制器30的所有部件与图6所示的部件相符，但可以联想到，来自位置控制器22、加速度传感器23、限制器25和求和点26的数字信号可以视为图中的力指令信号F，与在上面实施例中的电流I成比例。仅在控制器30内求和点26输出的合成力指令信号F被传递给电源单元31之后，实际的驱动电流I才被提供给促动器10。与上述实施例不同的是，限制器25和温度控制单元24对在求和点26上的位置力指令信号F_p和加速度力指令F_a产生的合成力指令信号F进行监视和限制。

同样，对结合上例讨论的替代设置方案同样也适用于本例。

另外，导向组件5可以包括导靴，而不是导轮6，用于对轿厢1沿导轨15进行导向。

虽然本发明的表述和描述是针对主动行驶控制系统中用于对电梯轿厢1减振的直流线性促动器上的应用，很明显在此所述的热防护也适用于任何电磁促动器。

Claims (11)

1.一种电梯设备，包括：

电梯轿厢(1)，所述电梯轿厢被导向组件(5)沿导轨(15)进行导向，所述导轨安装在竖井内；

至少一个电磁促动器(10)，所述电磁促动器安装在轿厢(1)与每个导向组件(5)之间；和

控制器(14、30)，所述控制器根据检测出的振动对促动器(10)的触发进行控制，

其特征在于包括温度评价单元(24)，所述评价单元用于远距离判定促动器(10)上的温度(T_n)；和当判定的促动器(10)上的温度(T_n)超过第一预定的温度(T_nL)时，限制器(25)对提供给促动器(10)的电流(I)进行限制。

2.按照权利要求1所述的电梯设备，其中温度评价单元(24)包括一暂时寄存器(24a)，所述寄存器用于存储至少一个被暂时存储的促动器温度(T_n-1)值。

3.按照权利要求1或2所述的电梯设备，其中温度评价单元(24)和限制器(25)被安装在控制器(14、30)内。

4.按照权利要求3所述的电梯设备，其中控制器(14、30)包括一个用于对检测出的位置信号进行响应的位置控制器(22)和一个用于对检测侧出的加速度进行响应的加速度控制器(23)，和在求和点(26)位置控制器(23)的输出(I_p、F_p)与加速度控制器(23)的输出(I_a、F_a)组合在一起，产生与提供给促动器(10)的电流(I)成比例的信号(I、F_lim)。

5.按照权利要求4所述的电梯设备，其中控制器(14)是一个模拟控制器和求和点(26)的输出是提供给促动器(10)的电流(I)。

6.按照权利要求中4所述的电梯设备，其中控制器(30)是一个数字控制器和求和点(26)的输出是一个力指令信号(F_lim)，所述信号被馈送给电源单元(31)，所述电源接着将电流提供给促动器(10)。

7.按照权利要求4至6中任一项所述的电梯设备，其中温度评价单元(24)和限制器(25)设置在位置控制器(22)与求和点(26)之间，和温度评价单元(24)根据限制器(25)的信号输出对温度(T_n)加以确定。

8.按照权利要求4至6中任一项所述的电梯设备，其中温度评价单元(24)和限制器(25)设置在求和点(26)与促动器(10)之间，和温度评价单元(24)根据限制器(25)的信号输出对温度(T_n)进行判定。

9.一种用于对电磁促动器(10)进行热保护的方法，所述电磁促动器(10)安装在电梯设备的轿厢(1)和导向组件(5)之间，用于对检测出的振动进行抑制，包括如下步骤：

a)对促动器(10)上的温度(T_n)进行远程判定；和

b)当在被判定的促动器(10)上的温度(T_n)超过预定的温度(T_nL)时，紧接着对提供给促动器的电流(I)进行限制。

10.按照权利要求9所述的方法，还包括当促动器(10)上的实际温度(T_n)超过一第二预定的温度(T_nH)时将提供给促动器(10)的电流(I)限制在最低程度的步骤。

11.按照权利要求10所述的方法，其中确定的最低程度应使因电流(I_plim)而在促动器(10)上消耗的能量等于或小于由于传导和对流造成的促动器(10)的热损耗。

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