CN101583511B - 电梯制动组件、电梯系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

制动组件(18)包括永磁体(36)，其产生第一磁场(52)，以作用在制动盘(22)上引起夹紧力。电磁铁(38)由极性适当的电流供电，以在第一磁场(52)的反方向产生第二磁场(54)。其中控制提供的电流的频率和相位，以在两个磁场(52、54)之间产生可控的排斥力以脱开制动盘(22)。随着永磁体(36)和电磁铁(38)之间的距离增大，磁场之间强度的差别随之减小直到达到平衡位置。制动器通过改变第二磁场(54)相对于由永磁体(36)产生的第一磁场的强度，以可控的方式应用和释放。

Description

电梯制动组件、电梯系统及其控制方法
技术领域
本发明主要涉及电梯系统，尤其涉及一种电梯制动系统。 
背景技术
电梯系统包括制动系统，以用于将电梯制动并保持在某一期望位置。典型地，制动系统包括弹簧，该弹簧使可轴向移动的盘抵接具有制动衬里材料的制动转子。由此产生的可移动盘与衬里材料之间的摩擦力使电梯制动并保持在某位置。在下降制动器时可移动盘的接合在本领域中被认为是公知的，而且是典型的默认状态。可移动盘通过由电磁体产生的磁场从制动器衬里脱开。由磁场产生的吸引力克服弹簧力并将可移动盘从制动转子拉开。在上升制动器时这是本领域所公知的。 
用于产生磁场的电磁体本身不稳定，因为当可移动盘远离结合位置、向着壳体方向移动时，由电磁体产生的吸引力随之增加。典型地，该盘在接合位置和脱开位置之间的大约0.3mm的空气隙中移动。该盘在空气隙中的移动以及由此产生的与制动转子或壳体的接触会产生令人讨厌的噪音，该噪音能被电梯轿厢里的人听到。电磁场随着电磁体部件的互相靠近而增大，趋向于对上升中的可移动盘提供一个加速度，从而产生令人讨厌的噪音。 
当下降制动器时，如果磁场消失得过快，可移动盘被弹簧加速以抵接制动转子和制动壳体，同样会产生噪音。当下降制动器时，通过使用二极管电路来延迟磁场的瓦解，在一定程度上减少该制动噪音。然而，在无法充分降低噪音的情况下，这种设备还会使制动器在接合时产生无法预料的延迟。 
其他的、试图减少由盘和电磁体壳体之间的接触所产生的噪音的设备，包括使用弹性体阻尼元件，例如O型环。该O型环阻尼运动以降低撞击，并减少噪音。不足的是，该O型环会遭受蠕变、应力松弛和老化。随着时间的推移，这些因素使O型环退化从而导致噪音明显增大，同时会降低使制动器接合的力。噪音的增大和接合力的降低最终要求重新调整制动力矩，以及替换O型环以保持期望的噪音阻尼特性。其它已知的设备包括使用弹性缓冲器或衬垫，这些设 备同O型环一样会受到有限的使用寿命的影响。 
因此，需要一种改进的制动系统，其能以稳定控制的方式提供期望的保持和制动力，以阻止不希望的撞击并减少令人讨厌的噪音、提高耐久性并延长工作寿命。 
发明内容
大体上，本发明是一种用于电梯系统的制动组件，其利用永磁体和电磁体使制动器应用稳定。 
基于本发明设计的一个示例系统包括在某一方向产生第一磁场的永磁体，该磁场作用于制动盘上产生夹紧力。弹簧设置在固定的电磁体壳体和盘之间，以提供一附加的偏置力并调整盘上的作用力。在一个示例制动器组件中，当制动器处于下降或应用位置时，永磁体的吸引力和弹簧线圈的偏置力将制动盘夹在固定的壳体和可轴向移动的盘之间。 
该电磁体包括由极性适当的电流供电的线圈，以在第一磁场的反方向产生第二磁场。其中施加到该线圈的电流的频率和相位生成可控且可变的第二磁场。该第二磁场提供相对于第一磁场的排斥力，以驱动永磁体壳体离开电磁体壳体。随着永磁体壳体和电磁体壳体之间的距离增大，两磁场之间磁场强度的差别随之减小，直到到达平衡位置。 
通过使电磁体电流的电平斜坡下降，制动器以可控的方式下降，以在永磁体壳体接近电磁体壳体时，调节永磁体壳体的移动。当该平衡位置离固定的电磁体壳体和下降位置越来越近时，控制器降低线圈中的电流。 
因此，一个示例制动器提供了可控的移动，并且在不使用容易磨损和需要替换的阻尼体的情况下，应用该制动器降低了噪音。更进一步的，该示例制动组件提供了稳定和耐久的制动组件。 
从下面对当前最佳实施例的详细描述中，本发明的多方面的特征和优势对本领域技术人员而言将更加清楚。伴随详细描述的附图简要描述如下。 
附图说明
图1是本发明的一个示例电梯系统的示意图。 
图2是本发明设计的一个示例电梯制动系统的示意图。 
图3是本发明的示例永磁体的一个面的示意图。 
图4是处于下降位置的永磁体与电磁体之间的分界面的示意图。 
图5是本发明的示例电磁体的面示意图。 
图6是本发明的处于上升位置的示例电梯制动系统的示意图。 
图7是处于上升位置的永磁体与电磁体之间的分界面的示意图。 
具体实施方式
附图1示意性地示出了电梯系统10，其包括在井道14内移动的电梯轿厢12，电动机16使电梯12以已知的方式移动。制动组件18利用永磁体与电磁体结合以稳定工作。该制动组件18临近电动机16安装以将电梯轿厢12制动并保持在井道14内期望的位置。 
附图2示意性地示出了处于制动或下降位置的示例制动组件18。电动机16绕轴线30驱动轴28，该轴28从电动机16延伸并延伸进制动组件18。该制动组件18包括固定的壳体20，可轴向移动盘22和可轴向移动板26。该盘22具有摩擦材料24，该摩擦材料在下降位置时与壳体20和板26同时接合。更进一步的，盘22以已知方式键连接到轴28上从而能够轴向移动，但无法相对于轴28旋转运动。该盘22的键连接特征是已知的，例如采用在键槽中的键，或用盘22和轴28上相互配合的花键。 
板26通过销46与永磁体壳体34连接。插销46从固定的电磁体壳体32内的开孔48中穿过。永磁体壳体34内的永磁体36产生第一磁场52，该第一磁场沿箭头所示的方向提供指向电磁体壳体32的吸引力。永磁体36包括垂直于第一磁场52方向的面35。 
关于附图3以及附图2，面35包括北极61和南极62。配置永磁体36用以产生第一磁场52。该北极和南极61、62关于轴28对称布置。北极和南极61、62关于轴28环形布置且呈椭圆形形状。该椭圆形形状使永磁体面35上的北极和南极61、62的面积最大化。该北极和南极61、62从面35上突出一定长度39以引导排斥的磁力并阻止可使磁场强度退化的泄漏。 
第一磁场52提供吸引力，用以驱动永磁体壳体34沿箭头52所示方向向电磁体壳体32移动。永磁体壳体34的移动通过销46传递给板26。接下来盘22被夹在壳体20和板26之间以产生阻止轴28旋转的制动力。 
关于附图4，永磁体36持续产生第一磁场52以产生吸引力，来驱动板26沿箭头60所示方向向下降或制动位置移动。磁场52的强度大小需要产生期望的力来夹紧盘22，以及产生所需的制动力用于特定情况。 
在制动组件18处于下降位置时，电磁体38始终保持非通电状态。电磁体壳体32被设置成与永磁体36配合以提供必须的连接配置，以产生期望的第一磁场52大小。 
关于附图5，电磁体38包括面19，该面19上具有一系列绕在芯件41上、并相对于轴28环形布置的线圈40。芯件41从面19上突出一定距离45(附图2)以产生期望的抵制磁力。由电磁体38产生的磁场的大部分穿过芯件41。芯件41按照与永磁体36的面35上的极61、62平行且对准的方式设置。电磁面19如此设置以降低穿过空气隙中的磁通量。这些穿过空气隙的磁通量限制了提供排斥力的能力。 
尽管描述了一特殊配置，但在本揭露的基础上，工人可以理解其它包括通过永磁体36优化吸引力的特征的配置均落入本发明的范围。例如，这些特征可以包括期望的空气隙，以及改进和优化磁通路径的连接部件以应用于特殊需求。 
附图6和7示出了制动组件18处于释放或上升位置。在上升位置，板26与盘22不再夹紧接触。夹紧接触的释放使盘22连同轴28旋转。通过启动电磁体38以产生反向于由永磁体36产生的第一磁场52的第二磁场54，从而进入上升位置。供应电流从控制器50(附图6)输送到电磁体38的线圈40上以产生第二磁场54。在一个例子中，供给线圈40的电流的大小决定了第二磁场强度54的大小。一例子包括控制电流的极性以引导期望的磁场。 
第二磁场54的强度大于由永磁体36产生的第一磁场52。第一磁场52与第二磁场54共同作用产生了全部的排斥力，以驱动永磁体壳体34轴向地远离电磁体壳体32。永磁体壳体34的移动带动了销46和板26相应的移动。板26的轴向移动释放了盘22，于是不再施加制动力。 
电磁体38生成第二磁场54，其强度与来自控制器50的供电电流成比例。因此，通过对供电电流的大小和频率进行控制，来实现对永磁铁壳体34的控制。电流被恰当地控制，使得电磁体壳体32与永磁体壳体34之间的距离随之发生变化，力可以相应的调整以阻止不希望的、能产生令人讨厌的噪音的撞击。 
在描述的例子中，线圈弹簧42位于板26和轴向固定的电磁体壳体32之间。线圈弹簧42使板26压向下降位置。尽管图示的线圈弹簧42为其它弹簧部件，但例如Belleville垫圈这样的部件也在本发明的考虑范围内。 
线圈弹簧42在与永磁体36相同的方向上提供偏置力。线圈弹簧42还提供 调节功能以平衡由永磁体36产生的力和由电磁体38产生的力。示例的线圈弹簧42部分地设置在板26中的弹簧套43中。为每个线圈弹簧42提供的调节器44能调节由弹簧42产生的偏置力。调节器44是一种已知的配置，例如用于改变弹簧套43深度和相应弹力的螺纹销。所描述的例子中包括四个线圈弹簧42，然而，在特定需求情况下任何数量的线圈弹簧42均能用于产生平衡力和移动板26。 
线圈弹簧42设置在板26内的弹簧套43中。然而，该线圈弹簧42也可以安装在电磁体壳体32中。调节器44是一种已知的配置，例如用于改变弹簧套43深度和相应弹力的螺纹销。在此例中，磁场54的强度足以克服弹簧42的偏置以及用于上升制动器的磁场52。 
随着永磁体壳体34与电磁体壳体32之间的距离增大，两磁场力的差别逐渐减小直到达到平衡位置。在平衡位置，永磁体36相对于固定的电磁体壳体32保持在期望的位置上。该平衡位置可以通过调整线圈40中的电流来调节。 
于是通过使电流电平斜坡式降低，制动器可以以可控的方式下降，以在永磁体壳体34接近电磁体壳体32时，调节永磁体壳体32的移动。控制器50降低线圈40中的电流以使永磁体36越来越接近固定的电磁体壳体32，使其从平衡位置移向下降位置。 
因此，示例制动组件可进行可控的移动，在不使用容易磨损和需要替换的阻尼部件的条件下将噪音最小化。更进一步的，该示例制动组件提供稳定和耐久的制动组件。 
上述说明实际上是示例性的而不具有局限性。对描述的实施例进行的改型和变型对于本领域的技术人员是显而易见的而不超出本发明的实质。本发明所赋予的法律保护范围只能由所附权利要求确定。 

Claims (20)

1.一种电梯制动组件(18)，包括： 
能够在结合位置和脱开位置之间移动的制动部件(26)； 
永磁体(36)，其产生第一磁场(52)以使所述制动部件(26)向所述接合位置偏置；和 
电磁体(38)，其可启动以产生与所述第一磁场(52)反向的第二磁场(54)，以排斥所述永磁体(36)，并使所述制动部件(26)保持在所述脱开位置，其中所述永磁体(36)和所述电磁体(38)中的一个可随制动部件(26)在所述接合和脱开位置之间移动。 
2.如权利要求1中所述的组件，其中所述制动部件(26)与固定的壳体(20)配合以施加制动力，相对于所述壳体(20)和所述永磁体(36)的移动，所述电磁体(38)固定不动，使得所述制动部件(26)与所述永磁体(36)联合移动。 
3.如权利要求1中所述的组件，其中所述电磁体(38)布置在壳体(32)内，且所述永磁体(36)相对于所述壳体(32)可移动。 
4.如权利要求3中所述的组件，其中所述电磁体(38)包括布置在所述壳体(32)内的线圈(40)，还包括对供给所述线圈(40)的电流进行控制的控制器(50)，用来以可选择的控制方式产生所述第二磁场(54)。 
5.如权利要求4中所述的组件，其中所述控制器(50)响应于所述永磁体(36)相对于所述壳体(32)的位置而改变电流。 
6.如权利要求3中所述的组件，其中所述壳体(32)包括至少一个开孔(48)，所述永磁体(36)和所述制动部件(26)通过至少一个销(46)连接在一起，该销至少部分穿过所述壳体(32)中的所述至少一个开孔(48)。 
7.如权利要求3中所述的组件，其包括弹簧(42)以调节所述制动部件(26)相对于所述壳体(32)的移动。 
8.如权利要求7中所述的组件，其包括调节装置(44)以调节由所述弹簧(42)施加在所述壳体(32)和所述制动部件(26)之间的力，以平衡由所述弹簧(42)与所述第一磁场(52)共同产生的制动力。 
9.如权利要求1中所述的组件，其包括具有摩擦衬里(24)的转子(22)， 该转子(22)随着电动机(16)旋转，并且与所述制动部件(26)选择性地接合。 
10.如权利要求1中所述的组件，其中所述电磁体(38)包括多个绕在相应的多个芯件(41)上的线圈组件(40)，该芯件从所述永磁体(36)的面(19)上突出。 
11.如权利要求1中所述的组件，其中所述永磁体(36)包括从面的表面(37)突出的多个北芯部(61)和相应的多个南芯部(62)。 
12.一种电梯系统(10)，包括： 
电梯轿厢(12)； 
电动机组件(16)，以移动所述电梯轿厢(12)；和 
制动系统(18)，其包括由所述电动机组件(16)驱动的转子(22)，可选择性地移动以与所述转子(22)接合的制动部件(26)，产生第一磁场(52)以使所述制动部件(26)偏置成与所述转子(22)结合的永磁体(36)，用于产生与所述第一磁场(52)反向的排斥磁场(54)的电磁体(38)，以使所述制动部件(26)保持在脱离所述转子(22)的位置，其中所述永磁体(36)和所述电磁体(38)中的一个可随制动部件(26)移动。 
13.如权利要求12所述的系统，其中所述电磁体(38)以选择性的方式产生所述排斥磁场(54)，以控制所述制动部件(26)和所述转子(22)之间的相对位置。 
14.如权利要求13所述的系统，其中所述电磁体(38)布置在壳体(32)内，且相对于所述制动部件(26)和所述永磁体(36)的移动而固定，所述制动部件(26)和所述永磁体(36)通过至少一个销(46)连接起来，该销至少部分穿过所述壳体(32)内的开孔(48)。 
15.如权利要求14所述的系统，其中所述永磁体(36)布置在所述壳体(32)的相对于所述制动部件(26)的相反侧。 
16.如权利要求14所述的系统，其包括位于所述壳体(32)和所述制动部件(26)之间的弹簧(42)，以平衡由所述电磁体(38)施加的力。 
17.一种控制电梯制动系统的方法，所述方法包括如下步骤： 
a)由永磁体(36)产生第一磁场(52)来施加制动力；和 
b)由电磁体(38)产生与所述第一磁场(52)反向的排斥磁场(54)，以 释放所述制动力，并使所述制动部件(26)保持在释放位置。 
18.如权利要求17所述的方法，其包括选择性地控制供给所述电磁体(38)的电流，以控制所述排斥磁场(54)的强度。 
19.如权利要求18所述的方法，其包括通过选择性地控制所述第一磁场(52)与所述排斥磁场(54)之间的差别，以控制制动系统中的可移动部件之间的相对位置。 
20.如权利要求17所述的方法，其中所述永磁体(36)和所述电磁体(38)中的一个可随制动部件(26)移动。 
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