CN101112957A - 磁悬浮电梯 - Google Patents

Abstract

本发明磁悬浮电梯：包括井道部分、轿厢部分、控制系统。井道由装置在一侧的垂直导轨，导轨由电磁线圈和导向电磁铁组成。底部有永磁体与弹簧减震装置。井道内每间隔一段距离，其旁侧设置独立的空间，内有水平导轨。轿厢部分由上下排列的永磁体，可翻折导向臂、距离传感器、涨紧轮、紧急刹车片。控制系统以计算机系统为核心所组成的对电磁导轨以及轿厢上的部件进行操作的软、硬件。本电梯发明去除了传统电梯的钢缆、曳引机、钢丝导轨、配重、限速器、导向轮等必备的机械部件，机械结构简单，具有安全可靠、高速、稳定、低噪音、低能耗等性能，还能实现单井道多轿厢的运输模式，是种适用于楼宇用梯、发射平台及太空电梯等载人、载物的运输设备。

Description

磁悬浮电梯

[技术领域]

本实用新型磁悬浮电梯涉及的是一种适用于楼宇用梯、发射平台及太空电梯等载人、载物的运输设备。

[技术背景]

目前电梯机械部件繁多、事故率较高、传动结构比较复杂、能源消耗比较大、维修麻烦，并且利用钢缆结构无法实现单井道多轿厢的运输模式。

[发明内容]

本实用新型针对以上的不足之处在电梯中使用了磁悬浮技术，取消了传统电梯的钢缆、曳引机、钢丝导轨、配重、限速器、导向轮、配重轮等必备的机械部件，创新地采用了内嵌电磁导轨设计配合轿厢上的永磁体，运用导向永磁体与电磁导轨的相互作用使得电梯轿厢与电梯井的导轨产生一定间隙，不发生摩擦。在电磁导轨的交变磁场中使轿厢进行上、下运行。与此同时，导向永磁体可以翻转方向，使得轿厢不仅能够垂直运行，还可以进行水平运行，这就可以实现单井道多轿厢运输模式的综合调度。该种结构的电梯没有机械传动部件，安全可靠、灵活应变，具有传统电梯无法比拟的高速稳定性能。

磁悬浮电梯时采用以下几个部分实现的：井道部分、轿厢部分、控制系统。

1、井道部分：

井道是由装置在一侧的垂直导轨组成，导轨内装有若干组相同或不同规格的电磁线圈沿着导轨依次等距排列从底部一直延伸到顶部。当线圈依次通电工作时，与轿厢内的永磁体相互作用，使其获得动力。每一组中有三块电磁铁，分别位于中央的主电磁铁以及分别在两侧的导向电磁铁。在井道的底部装有永磁体与此同时配合弹簧减震能够限制轿厢与底部相碰撞。井道内每间隔一段距离，在井道旁侧设置独立的空间，供一个轿厢容纳。该空间内有水平的电磁导轨使得轿厢运行到此时能够水平移动进入该空间，从而可以避让在导轨内迎面运行而来的其他轿厢，其目的是为了实现单井道多轿厢运输模式。其中垂直导轨延伸方向平行于井道，水平导轨延伸方向垂直于井道。为了某些特殊需要井道整体可以建造成倾斜的，与水平面成一定角度。

2、轿厢部分：

在轿厢的一侧(与井道的导轨同侧)有两块上下排列的永磁体，可以通过分别控制与该永磁体相互作用的导轨线圈中电流的大小，从而改变磁力大小，来控制轿厢在该方向上的平衡。在同侧面的四角上分别装有一组导向臂，其结构为“L”型，可以进行三维翻折。导向臂上装有两块互相垂直的永磁体以及距离传感器。由传感器探测导向臂与导轨之间的间距，经由控制系统响应对电磁导轨的导向电磁体进行操作，保证了整体轿厢与电磁导轨的“零接触”，达成了高速稳定低噪音的前提。在轿厢的另一侧装有电梯门。在立方体轿厢的八个顶点处装有涨紧轮，当轿厢要悬停于某个高度时，打开涨紧轮与井道壁充分接触，当摩擦力足以支撑整体，此时线圈不必再通电工作。紧急刹车片在应急情况下起作用，可以起到减缓轿厢速度的作用，保障安全。

3、控制系统：

以计算机系统为核心所组成的对电磁导轨以及轿厢上的部件进行操作的软、硬件。其负责接受若干个传感器发送的信息，发出对各组电磁导轨操作指令。对导向电磁铁的操作可以调整轿厢水平姿态，对主电磁导轨产生周期性的交变磁场可以给轿厢获得动力从而向上(或向下)运行。它还负责对单井道多轿厢运行模式进行控制，运用特定的数学模型给出当前各个轿厢运行策略，即使各个轿厢到达各自目的地，又不会使得轿厢之间发生碰撞。控制系统还包括装载在轿厢上的独立系统，当外部系统不响应或失灵时，轿厢的控制权移交给该独立系统，进行一系列应急预案保护操作，保障安全。

[附图说明]

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是磁悬浮电梯轿厢示布置意图(侧视一)。

图2是磁悬浮电梯轿厢示布置意图(侧视二)。

图3是磁悬浮电梯轿厢导向臂示意图。

图4是磁悬浮电梯井道示意图(俯视)。

图5是磁悬浮电梯井道底部示意图。

图6是磁悬浮电梯避让空间示意图。

图7是磁悬浮电梯整体示意图。

图8是磁悬浮电梯轿厢进入避让空间示意图。

[具体实施方式]

参照附图1、2、3、4、5、6、7所示的装配结构。

轿厢部分：轿厢壳体1、涨紧轮2、紧急刹车片3、导向臂4、主永磁体5、顶部距离传感器6、底部距离传感器7、轿厢门8、转向轴9、导向磁铁10、导轨距离传感器X轴方向11、导轨距离传感器Y轴方向12。

井道部分包括：底部防碰撞永磁体13、减震弹簧14、电磁导轨15、主电磁体(直线电机)16、导向电磁体17、连通道18、水平导轨19、避让空间20，垂直井道21。

1.当控制系统接收到召唤命令，从轿厢顶部、底部距离传感器(6、7)接收当前轿厢的高度信息，分析出合理的运行方案，然后使处于轿厢处的电磁导轨(15)进行工作。装载在导向臂(4)上导轨距离传感器(11、12)实时地反馈给控制系统其于导轨间隙的信息，系统则实时地对导向电磁体(17)电流方向强度进行控制，其作用力施于位于导向臂上的两块导向磁铁(10)，以此来保证轿厢与轨道的“零接触”。此时，收起轿厢上原本在打开状态的涨紧轮(2)，主电磁体(16)产生一系列的交变磁场，与轿厢上主永磁体(5)相互作用，给予轿厢向上或向下的牵引力。当即将到达目标高度，主电磁体由激励模式转为接收模式，主永磁体在电磁线圈表面经过，在线圈中产生感应电流，此时将该电能进行储存，以便下次工作时使用，这样的益处在于能够回收轿厢的动能势能，起到节约能源的作用。由愣次定理，轿厢的速度将越来越慢，当到达指定高度时打开涨紧轮，使轿厢稳定于该高度，打开轿厢门(8)。电磁导轨处于待命状态。这就完成了一次运行操作。

2.在单井道多轿厢运输模式下，当两个轿厢相遇情形时，其中一个(轿厢A)要进行避让措施，另一个(轿厢B)不需要。当即将相遇时，轿厢A与轿厢B都进入减速状态。轿厢B打开涨紧轮停于垂直井道(21)内某一不与轿厢A相遇的高度，而轿厢A则需运行到达最近避让空间高度避让空间(20)，然后打开涨紧轮。此时翻折靠近连通道(18)一侧的两个导向臂，即转动转向轴(9.c)，是导向臂处于垂直状态。而另一侧的两个导向臂依次翻折转向轴(9.a)、(9.c)，使得整个导向臂收入，这样在轿厢水平移动时，不会与垂直导轨进行碰撞。然后启动水平导轨(19)牵引轿厢进入避让空间，进入后再打开涨紧轮。轿厢B按照先前的方式继续运行。当它通过避让空间后轿厢A按照如上所述的相反方式重新进入垂直井道。

3.当遇到外部失电等不能对轿厢产生预定的牵引力的应急情况时。所有的线圈自闭合，这样失去动力的轿厢借助涡流制动，能够使自身的速度降低。当速度降低至某一阀值，弹开紧急刹车片(3)，使得轿厢最终停止运行。当发生应急情况，且轿厢所处的高度较低，缓冲的距离较少时装载在井道底部的减震弹簧(14)能够吸收大部分冲击力，配合防碰撞永磁体(13)与轿厢上的主永磁体相互斥力，最终让整个轿厢壳体(1)不与井道碰撞，保障了电梯的安全。

Claims (6)

1.一种磁悬浮电梯，具有井道部分、轿厢部分、控制系统。井道部分包括内嵌垂直电磁导轨，导向电磁铁。其内部设置独立的空间供一个轿厢容纳，该空间内设有水平电磁导轨。在底部具有永磁体、弹簧联合减震装置。轿厢部分包括轿厢、永磁体、涨紧轮、顶部与底部的距离传感器和可翻折导向臂，导向臂的特征在于其上装配永磁体以及距离传感器，经过翻折姿态调整后可以适应水平导轨以及垂直导轨的导向。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮电梯，其特征在于采用内嵌电磁导轨设计，而不是采用传统电梯的钢缆、曳引机、钢丝导轨、配重、限速器、导向轮、配重轮和配重钢缆机械部件。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮电梯，其特征在于轿厢减速或下降时可以根据电磁感应原理利用电磁导轨切割磁感线的形式来回收轿厢动能及势能。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮电梯，其安全保障特征在于使用导轨内电磁线圈自闭合后产生的磁阻尼配合紧急刹车片来保障外部失电或故障导致的轿厢自由落体。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮电梯，其特征在于运营模式采用单井道单轿厢或单井道多轿厢运输模式。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮电梯，其不仅可以应用于载人载物的楼宇用，还可以作为发射平台提供被发射物一定的初速度和太空电梯的解决方案。

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