CN101875463B - 磁性引导装置 - Google Patents

Abstract

本发明的磁性引导装置(5)中设置有比磁体单元(8)的与导轨(2)相对的面更突出的辊(9a、9b、9c)。辊(9a、9b、9c)在维持作为移动体的轿厢(4)的非接触状态时，位于离开导轨(2)的位置，在不维持轿厢(4)的非接触状态的情况下，利用磁体单元(8)内的永磁体的磁力与导轨(2)接触以支承移动体。

Description

磁性引导装置

技术领域

本发明的实施方式涉及，例如用于引导电梯的轿厢沿着导轨以非接触方式行进的磁性引导装置。 

背景技术

一般来说，电梯的轿厢由升降通道内垂直方向设置的一对导轨支承，通过卷扬机上卷挂的缆索进行升降动作。此时，由于负载载重的不平均或乘客的移动所造成的轿厢的摇动，可由导轨抑制。 

此处，作为用于电梯轿厢的引导装置，可以采用由与导轨相接的车轮和悬架所构成的锟式导引件(ロ一ラガイド)、或是，相对导轨滑动以进行引导的导块等。但是，在这样的接触型的引导装置中，会因为导轨的变形或接头等处产生的振动或噪音，还会在辊式导引件转动时会产生噪音。因此，存在着有损于电梯乘坐的舒适性的问题。 

为了解决这样的问题，例如日本的专利特开平5-178563号公报(以下，称为专利文献1)，日本特开2001-19286号公报(以下，称为专利文献2)所揭示的那样，提出以非接触方式引导轿厢的方法。 

在上述专利文献1中，提出了将由电磁体构成的引导装置搭载在轿厢上，对铁制导轨施加磁力作用，以非接触方式引导轿厢的方法。设置在轿厢四角的电磁体从三个方向包围导轨，并根据导轨和引导装置间的空隙大小对电磁体进行励磁控制，以与导轨非接触的方式进行引导轿厢。 

在上述专利文献2中，揭示了采用永磁体的方案，以其作为解决采用所述电磁体的结构中存在的控制性下降和消耗电力增大等问题的手段。这样，通过采用永磁体和电磁体，可以抑制消耗电力，实现以低刚性、长行程支承轿厢的引导装置。 

此处，在行进中发生大的外部干扰等难以维持非接触状态的情况下，引导装置的一部分和导轨接触。此时，轿厢在各层停止时，即使导轨装置的一部分和导轨接触也没有特别的问题，但是如果是在行进中和导轨接触的话，由于变成了滑动引导的状态，因此乘坐的舒适感大大地降低。特别是，在高速行进时如果和导轨发生了接触，可能会导致机器的破 损。 

为了解决这样的问题，如日本特开平6-336383号公报(以下，称为专利文献3)那样，在磁性引导装置上设置了辊，该锟由致动器驱动使其与导轨接触。 

又，还有如日本特开平5-186162号公报(以下，称为专利文献4)所揭示的那样，同时使用磁性引导装置(非接触型引导装置)和辊式导引件(接触型引导装置)。 

发明内容

发明所要解决的问题 

但是，如果如上述专利文献3所示那样，采用通过致动器驱动安装在磁性引导装置上的辊，并使其和导轨接触的方式的话，存在着以下问题：由于必须具有辊的驱动机构，因此增加了部件的数量，同时该驱动机构需要安装于内部，因此引导装置的结构变得复杂。又，如果辊的驱动机构由于一些原因无法动作的时候、或由于电源停止等发生故障的时候，还存在着无法稳定地支承轿厢的问题。 

另一方面，如上述专利文献4所述，采用磁性引导装置和辊导引件并用的结构的话，存在的问题是：由于行进中辊和导轨总是接触，因此导轨表面的细小的凹凸导致振动或噪音，对乘坐舒适性造成影响。 

本发明鉴于上述问题，提出了一种不对辊设置能动的驱动机构，并可以以简单的结构同时进行通过磁力控制的非接触引导和通过辊的接触引导，即使在无法进行非接触引导的情况下也可稳定地支承移动体的磁性引导装置。 

解决问题的技术手段 

本发明的实施方式涉及的磁性引导装置，包括：强磁性体构成的导轨；沿着该导轨移动的移动体；磁体单元，该磁体单元设置在所述移动体的与所述导轨的相对部、通过电磁体和永磁体的磁力的作用以所述移动体相对于所述导轨非接触的方式进行支承该移动体；传感器，其检测该磁体单元和所述导轨之间形成的磁路中的物理量；控制装置，其基于该传感器所输出的检测信号，对所述电磁体进行励磁以维持所述移动体的非接触状态；辊，其设置得比所述磁体单元的与所述导轨相对的面突出、且其在通过所述控制装置维持所述移动体的非接触状态的情况下位于离开所述导轨的位置，而在所述移动体没有维持非接触状态的情况下利用所述永磁体的磁力与所述导轨接触以支承所述移动体。 

附图说明

图1是第一实施方式涉及的磁性引导装置适用于电梯轿厢时的立体图； 

图2是显示同一实施方式的磁性引导装置的结构的立体图； 

图3是显示设置于同一实施方式的磁性引导装置上的磁体单元的结构的立体图； 

图4是显示用于控制同一实施方式的磁性引导装置的控制装置的结构的框体； 

图5是显示同一实施方式的磁性引导装置中设置的辊和导轨的位置关系的图； 

图6是显示通过同一实施方式的磁性引导装置维持轿厢的非接触状态时的图； 

图7是显示不通过同一实施方式的磁性引导装置维持轿厢的非接触状态时的图； 

图8是显示第二实施方式的磁性引导装置的结构的立体图； 

图9是显示第二实施方式的磁性引导装置的位移和各力之间关系的示意图； 

图10是显示在第二实施方式的磁性引导装置的辊安装部设置止挡部件的情况下的结构的图。 

图11是显示在第二实施方式的磁性引导装置上设置具有非线性弹性系数的弹性支承部件的情况下磁性引导装置的位移和各力之间关系的图。 

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。 

(第一实施方式) 

图1是显示第一实施方式所涉及的将磁性引导装置适用于电梯轿厢的情况下的立体图。 

如图1所示，在电梯的升降通道1中，立设有由铁制的强磁性体构成的一对导轨2。轿厢4通过卷挂在图未示的卷扬机上的缆索3垂吊下来。该轿厢4随着所述卷扬机的旋转驱动，沿着导轨2作升降动作。又，图中的4a为轿厢门，轿厢4在各层停靠时进行开闭动作。 

轿厢4的轿厢框架4b的上下左右的四角的连接部上分别安装有与导轨2相对的磁性引导装置5。如后述的，通过控制该磁性引导装置5的磁力，轿厢4可从导轨2浮起从而以非接触方式行进。 

图2是显示磁性引导装置5的结构的立体图。 

磁性引导装置5包括：磁体单元8；形成在磁体单元8和导轨2之间的检测磁路中的物理量(磁体单元8和导轨2之间的间隙)的两个磁隙传感器7a、7b；对上述部件进行支承的基座6。又，基座6上安装有不具有能动驱动机构的三个辊9a、9b、9c。 

又，磁性引导装置5，如图1所示安装在轿厢4的轿厢框架4b的上下左右四角的连接部，并且彼此的结构相同。 

磁隙传感器7a、7b设置在基座6的上端部，使得传感器7a与T字形的导轨2的顶端面2a相对，传感器7b与该导轨2的侧面2b、2c中一侧(图2中为侧面2c)相对。 

又，辊9a、9b、9c设置在基座6的下端部，使得辊9a与T字形导轨2的顶端面2a相对，辊9b、9c与该导轨2的侧面2b、2c相对。 

辊9a在轿厢4左右方向倾斜时与导轨2的顶端面2a接触，辊9b、9c在轿厢4前后方向倾斜时与导轨2的侧面2b、2c接触以支承轿厢4。但是，不会发生辊9b、9c同时与导轨2的侧面2b、2c接触的情况，而是辊9b与侧面2b接触或是辊9c和侧面2c接触(参考图7)。 

图3是显示设置在磁性引导装置5上的磁体单元8的结构的立体图。 

磁体单元8包括：永磁体14a、14b；以从三个方向包围导轨2的形状使得磁极相对的中央磁轭11、侧部磁轭12a、12b；线圈13a、13b、13c、13d。线圈13a、13b、13c、13d以磁轭11、12a、12b为铁心构成可对磁极部分的磁束进行操作的中央电磁体15、和侧部电磁体16a、16b。 

图4是显示用于控制磁性引导装置5的控制装置21的结构的框图。 

控制装置21具有传感器部22、运算器23、功率放大器24，以控制设置在轿厢4的四角的磁体单元8的吸引力。又，为方便起见，在图4中显示了传感器部22，但实际上传感器部22设置在磁体单元8侧。 

运算器23基于来自传感器部22的信号运算为了使得轿厢4进行非接触引导而应当在各线圈13上施加的电压。功率放大器24基于运算器23的输出向各线圈13提供电力。 

传感器部22由磁性引导装置5的检测磁体单元8和导轨2之间的空隙大小的磁隙传感器7(7a、7b)，和检测流经线圈13(13a～13d)的电流值的电流检测器25构成。 

在这样的结构中，控制对各线圈13励磁的电流，以维持磁体单元8和导轨2之间规定的磁隙长度。又，在以非接触状态支承轿厢4的情况下，此时各线圈13中流过的电流值通过积分器反馈。由此，在一般情况下，不管轿厢4的重量和不平衡力的大小，都仅以永磁体14的磁力支承轿厢4，即进行所谓的“零功率控制”。 

通过这样的零功率控制，能够相对于导轨以非接触状态稳定地支承轿厢4。这样，在正常状态下，流经各线圈13的电流收敛(収束)为零，稳定支承所需要的力仅依靠永磁体14的磁力即可。 

这在轿厢4的重量和平衡变化时也是一样的。即，对轿厢4施加某个外力时，为了将磁体单元8和导轨2之间的空隙调整到规定的大小，过渡性地在线圈13中流过电流。但是，再次达到稳定状态时，通过采用上述控制方法，流过线圈13的电流收敛为零。这样，形成了能使得施加到轿厢4的载重与由永磁体14的磁力产生的吸引力平衡这样大小的空隙。 

又，对于涉及磁性支承的磁体单元的结构和零功率控制，已被日本特愿2005-350267、特开2001-19286详细揭示，在此省略详细说明。 

图5是显示设置在磁性引导装置5上的辊9a、8b、9c和导轨2的位置关系的图，其显示从导轨2侧观察磁体单元8所见到的状态。 

辊9a、9b、9c设置为从三个方向以非接触的方式包围T字形的导轨2。如图2所示，辊9a与导轨2的顶端面2a相对，辊9b、9c与导轨2的侧面2b、2c相对。 

此处，为了在磁性导轨装置5和导轨2接触时，使得磁体单元8不与导轨2接触，辊9a、9b、9c设置为比磁体单元8的与导轨2相对的相对面更向导轨2侧突出规定的距离。 

具体来说，设磁体单元8的与导轨2的侧面2b、2c相对的相对面的间隔为d1、辊9b、9c的间隔为d2、导轨2的厚度为d3，则具有下列关系： 

d1＞d2＞d3

对于辊9a也同样地设置为，比磁体单元8的与导轨2的顶端面2a相对的面更向导轨2侧突出规定的距离。 

接着，参考图6和图7对这样的结构的磁性引导装置5的动作进行详细说明。 

图6和图7是对磁性引导装置5进行俯视的示意图，图6显示维持轿厢4的非接触状态的情况，图7显示未维持轿厢4的非接触状态的情况。 

维持轿厢4非接触状态的情况下，如图6所示，磁性引导装置5和导轨2之间具有间隙，通过磁体单元8的磁力以非接触的方式对轿厢4进行支承。此时，磁性引导装置5和辊9a、9b、9c都不和导轨2接触。 

此时，由于某些因素磁性引导装置5偏向导轨2，如图7所示，设置在磁性导轨装置5的辊9a、9b、9c中的任意一个或非相对的两个与导轨2接触。 

此时，由于磁力控制发挥作用，如果因外部干扰而导致磁性引导装置5与导轨2接触的话，在去除了该外部干扰因素时，通过磁体单元8的磁力，辊9离开导轨2，轿厢4再次恢复到非接触状态。 

另一方面，通过停止电源系统或控制系统，磁体单元8的磁力控制不再作用时，组装 在磁体单元8内的永磁体14a、14b的磁力使得磁性引导装置5与导轨2接触。 

导轨2越是靠近磁极，该永磁体14a、14b的磁力作用就越强。在本实施方式中，永磁体14a、14b的磁极(S极和N极)相对，并连接成コ字形，因此存在有三个磁极(S·S极和N极和N极)。设置在磁性引导装置5上的辊9a、9b、9c配合三个磁极的位置设置。这样，在该磁极位置处辊9a、9b、9c中的任一个与导轨2接触时，只要在反方向上没有受到超过接触侧的磁力的力，即可这样维持接触。 

在图7的实例中，辊9a和辊9b与导轨2接触。这里，如果永磁体的14a、14b的磁力足够大，产生比轿厢4所受到的外部干扰更大的力的话，不管轿厢4的负载或平衡状态怎样，辊9a、9b保持和导轨2的接触。 

这样，即使不具有辊驱动机构，也能够在不能进行磁力控制的情况下，利用永磁体14a、14b的磁力，使辊9a、9b、9c中的任意一个与导轨2接触，从而能够稳定地支承轿厢4。 

又，由于辊9a、9b、9c比磁体单元8的与导轨2的相对面更突出，因此可防止磁体单元8和导轨2接触导所致的噪音或破损。 

又，辊9a、9b、9c的与导轨接触的接触面由橡胶或树脂等弹性体形成的话，可缓和接触时的冲击，又，可吸收行进中导轨2的凹凸所导致的振动，维持乘坐的舒适性。 

(第二实施方式) 

接着，对第二实施方式进行说明。 

图8是显示第二实施方式涉及的磁性引导装置5的结构的立体图。又，与上述第一实施方式的图2的结构相同的部分附上相同的符号，并省略其说明。 

在图8中，和图2不同的地方是，在基座6的辊安装部设置弹性支承部件30a、30b、30c。弹性支承部件30a、30b、30c分别由橡胶等弹性体构成，对辊9a、9b、9c进行支承使其可自由转动。 

根据这样的结构，辊9a、9b、9c与导轨2接触时，弹性支承部件30a、30b、30c可吸收此时产生的冲击，防止机器的破损等。又，可吸收轿厢4在辊接触状态下行进时的振动，维持乘坐的舒适性。 

进一步的，通过这样的弹性支承部件30a、30b、30c支承辊9a、9b、9c时，该弹性支承部件30a、30b、30c被辊9a、9b、9c按压而变形时，产生由规定的弹性系数所决定的复原力，通过该复原力，可减小使磁性引导装置5从导轨2分离时的力。 

这一状态由图9所示。 

图9是显示磁性引导装置5的位移和各力之间的关系的示意图。图中的f1表示作用 于磁性引导装置5的力，f2表示永磁体14a、14b的磁力(吸引力)、f3表示弹性支承部件30a、30b、30c产生的复原力。又，图中的x1、x2表示磁性引导装置5的位移量。 

永磁体14a、14b的磁力(吸引力)f2与磁极和导轨2之间的间隔的平方成反比。从而，磁性引导装置5接近导轨2，磁极和导轨2的间隔变小时，大的磁力(吸引力)f2作用在磁性导引装置5和导轨2之间。 

此处，磁性引导装置5和导轨2接触时，需要对电磁体15、16a、16b进行励磁，抵消永磁体14a、14b的磁力f2，产生将磁性引导装置5从导轨2拉开的磁力。 

通过在辊9a、9b、9c的与导轨2接触的接触面的相反面侧设置弹性支承部件30a、30b、30c，磁性引导装置5和导轨2接触时，相对于非线性增加的永磁体14a、14b的磁力f2，弹性支承部件30a、30b、30c的复原力f3相反方向作用，从而可抑制作用于磁性引导装置5的力f1。从而，可以较小的电流对电磁体15、16励磁，简单地将磁性导引装置5从导轨2拉开，这样可减小复原所需要的电力。 

又，通过介由弹性支承部件30a、30b、30c将辊9a、9b、9c设置在磁性引导装置5上，根据轿厢4的倾斜或各部件的设置状态、或导轨2的安装状态等，即使轿厢4的行进方向和辊9的旋转方向在与导轨2接触的接触面上有稍许偏差，也可吸收该偏差。从而可减小接触引导时行进中的乘坐舒适感的恶化。 

又，如果辊9a、9b、9c的与导轨2接触的接触面由橡胶或树脂等弹性体形成，则可缓和接触时的冲击。又，可吸收行进中导轨2的凹凸所造成的振动，维持轿厢4的乘坐舒适感。 

进一步的，如图10所示，如果设置用于将辊9a、9b、9c的位移限制在规定范围内的止挡部31a、31b、31c，则可防止由于辊9a、9b、9c的位移造成的磁体单元8与导轨2接触而破损的情况。 

又，在上述第二实施方式中，作为弹性支承部件30a、30b、30c，虽然采用的是具有使变形量变化恒定的线性弹性系数的部件，但是，也可采用具有变形量较小时弹性系数变小，变形量大时弹性系数变大这样的非线性弹性系数的部件。 

此时的力的关系如图11所示，图中的f4表示采用具有非线性的弹性系数的弹性支承部件30a、30b、30c时的复原力。 

采用这样的具有非线性特性的弹性支承部件30a、30b、30c的话，永磁体14a、14b、14c的磁力(吸引力)f2和弹性支承部件30a、30b、30c产生的复原力f4合成后的力f1的变化比较平缓，因此可以缓和辊9a、9b、9c接触时的不连续变化，改善辊接触状态下 轿厢4行进时的乘坐舒适感。 

又，通常，非接触引导控制一般通过对引导特性作线性近似来简化并设计控制系统。此时，磁力(f1)的变化由于引导位置而变大时，控制对象偏离线形设计，不仅引导特性变化，还可能无法充分反馈控制力。这种情况下，如果设置具有非线性弹性系数的弹性支承部件30a、30b、30c，即可缓和磁性引导装置5接触导轨2时的磁力(f1)的变化，维持引导特性 

这样，根据上述各个实施方式，不在辊上设置能动的驱动机构，能够以简单的结构同时实现通过磁力控制的非接触引导和通过辊的接触引导，在无法进行非接触引导的情况下也可稳定地支承移动体。 

又，在所述各实施方式中，以设置在电梯轿厢的磁性引导装置为例进行了说明，但是本发明不限于电梯，只要是利用磁力进行非接触引导的移动体都可适用。 

简言之，本发明不限定于上述各实施方式，在实施阶段在不脱离该主旨的前提下可对构成要素进行变形并具体化。又，可通过适当地组合上述各实施方式所揭示的多个构成要素，形成各种实施方式。例如，可以省略实施方式中所揭示的所有构成要素中的几个。进一步的，可对不同实施方式的构成要素进行适当组合。 

符号说明 

1升降通道 

2导轨 

3缆索 

4轿厢 

4a轿厢门 

4b轿厢框架 

5磁性引导装置 

6基座 

7a、7b磁隙传感器 

8磁体单元 

9a、9b、9c辊 

11中央磁轭 

12侧部磁轭 

13a、13b、13c、13d线圈 

14永磁体 

15中央电磁体 

16侧部电磁体 

21控制装置 

22传感器部 

23运算器 

24功率放大器 

25电流检测器 

30a、30b、30c弹性支承部件 

31a、31b、31c止挡部。

Claims (6)

1.一种磁性引导装置，其特征在于，包括：

由强磁性体构成的导轨；

沿着该导轨移动的移动体；

磁体单元，该磁体单元设置在所述移动体的与所述导轨相对的相对部，通过电磁体和永磁体的磁力的作用以所述移动体相对于所述导轨非接触的方式支持所述移动体；

传感器，其检测形成在该磁体单元和所述导轨之间的磁路中的物理量；

控制装置，其基于该传感器所输出的检测信号，对所述电磁体进行励磁以维持所述移动体的非接触状态；

辊，其设置得比所述磁体单元的与所述导轨相对的相对面突出，在通过所述控制装置维持所述移动体的非接触状态时所述辊位于离开所述导轨的位置，在没有维持所述移动体的非接触状态时所述辊利用所述永磁体的磁力与所述导轨接触以支持所述移动体。

2.如权利要求1所述的磁性引导装置，其特征在于，所述辊的与所述导轨接触的接触面由弹性体形成。

3.如权利要求1所述的磁性引导装置，其特征在于，具有用于吸收所述辊与所述导轨接触时的冲击的弹性支持部件。

4.如权利要求3所述的磁性引导装置，其特征在于，所述弹性支持部件具有相对变形量恒定变化的线性弹性系数。

5.如权利要求3所述的磁性引导装置，其特征在于，所述弹性支持部件具有变形量小时弹性系数小，变形量大时弹性系数大这样的非线性弹性系数。

6.如权利要求1所述的磁性引导装置，其特征在于，具有用于将所述辊与所述导轨接触时的位移限制在规定范围内的止挡部件。

Images