CN101902081B - 电梯轿厢按楼层非接触式供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯轿厢按楼层非接触式供电装置，其在电梯轿厢升降所经过的每一楼层安装一个馈电部件，在电梯轿厢上安装一个与每一楼层的馈电部件相对应的受电部件，馈电部件和受电部件在轿厢平层静止时通过非接触的感应耦合的可分离电磁机构来传送电能，受电部件将感应耦合得到的电能用于电梯轿厢内的负载的驱动和蓄电池的储能，由于摒弃了悬挂电缆式的电梯轿厢供电方式，可避免电缆的导体折断绝缘老化的弊病；由于采用的是按楼层非接触式供电方式，可避免裸露高频导轨磁场所引起的电磁兼容性方面的问题以及某种不期金属带来的电涡流发热和火灾隐患。

Description

电梯轿厢按楼层非接触式供电装置

技术领域

本发明涉及电梯或类似的升降机系统的供电装置，特别是涉及从电梯轿厢外部以非接触方式向平层静止时的轿厢供电的电梯轿厢按楼层非接触式供电装置。

背景技术

电梯或升降机系统都有一个在升降通路(井道)里上下移动的运载乘客或其他载荷的箱形空间，称作轿厢。如图6所示，交流电源25通过传输线26给电梯控制柜18和电气箱27供电，轿厢22位于井道16内，在卷扬机机构的作用下作升降移动。电梯轿厢常规的供电方式是通过一束悬挂在电梯井道16内的电缆38来完成的，这束电缆随轿厢的升降移动而在一定的范围内伸缩，其端头连接到轿厢电气盒35上给轿厢内负载39供电。这种供电方式有明显的弊端：电缆38因长期做伸曲运动其导体极易疲劳折断，绝缘也极易老化失效，尤其在气温寒冷的地区。如果是观光电梯，这种悬挂式供电电缆将有碍美观。

中国专利申请号为200710149469.1的专利申请公开了电梯轿厢内负载的另一种供电方式。如图7所示，原来悬挂式供电电缆的位置被替换为一种滑动变压器的形式非接触供电。图中34是流过高频电流的馈电线，它机械固定在轿厢导轨35上。在轿厢侧面安装具有E字型断面的磁芯36，馈电线34的联通部位34a、34b贯通磁芯36的各槽36a、36b中，该磁芯36的中央磁极36c卷绕着次级绕组32，该次级绕组32的两端与轿厢受电部33的输入端子连接，受电部33将次级绕组32上感应到的交流电压变换为与轿厢内负载39对应的电力形态，给负载39供电。但是，这种形式的非接触式供电，由于其流过高频电流的馈电线34在整个电梯井道里是磁场裸露的，由此带来的电磁兼容性问题是不容忽视的。另一方面，如因不慎在磁场裸露的馈电线34周围有金属物(如扳手之类)靠近，由此产生的涡(电)流极易引起火灾。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服上述背景技术中的缺点，提供一种用于电梯轿厢内负载馈电的非接触式供电装置，该装置摒弃了悬挂电缆方式的有线供电方式，摒弃了在整个井道内磁场裸露的高频馈电轨道式的非接触供电方式，采用了按楼层通过可分离电磁机构对轿厢负载进行非接触式的供电方式。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种电梯轿厢按楼层非接触式供电装置，其技术方案是：在电梯轿厢升降所经过的每一楼层安装一个生成高频电能的馈电部件，在电梯轿厢上安装一个与每一楼层的馈电部件相对应的受电部件，馈电部件和受电部件在轿厢平层静止时通过可分离电磁机构非接触地感应耦合地传送电能，受电部件将感应耦合得到的电能用于电梯轿厢内的负载驱动和蓄电池储能，蓄电池在电梯轿厢升降时维持轿厢内用电负载的供电。

上述可分离电磁机构是由连接于馈电部件的原边磁芯绕组和连接于受电部件的副边磁芯绕组所组成，电梯轿厢升降时可分离电磁机构分离。

上述的副边磁芯绕组位于移动的电梯轿厢上，只有一副，原边磁芯绕组位于各个楼层，对应于大楼楼层的层数可以有多副，且该可分离电磁机构处于高频馈电状态时，通过屏蔽接地的手段使其具备完好的电磁兼容性。

所述的馈电部件将工频交流电生成具有50Hz～500kHz频率范围的高频电能，向所述的可分离电磁机构上的磁芯和绕组馈电；为达到最佳功率传输，可分离电磁机构的原副边绕组上都按某种方式串并联有电容器、电感器，使之工作在谐振状态。另外，在可分离电磁机构处于原副边分离(轿厢上下移动)状态时，该馈电部件将停止工作，实现了节能和提高电磁兼容性。

并且，根据不同的实施方案，所述的馈电部件可以按楼层给每个需馈电的可分离电磁机构配置一部；也可以整套(电梯轿厢按楼层非接触式供电)装置只配置一部，分别与各个楼层的可分离电磁机构的原边连接，且在轿厢平层静止时仅向轿厢所在的楼层的可分离电磁机构馈送高频电能，所有楼层的可分离电磁机构均由它来分时馈电。

并且，所述的馈电部件可以是单相供电，也可以是三相供电。

所述受电部件还可以包含一个电能变换环节，当受电部件从可分离电磁机构上的副边磁芯绕组感应到高频电能后，通过电能变换环节将感应到的电能变换成与所述轿厢上配置的负载对应的电能形态。

所述受电部件还可以包含一个电能变换环节，当受电部件从可分离电磁机构上的副边磁芯绕组感应到高频电能后，通过电能变换环节将感应到的电能变换成直流电。

所述受电部件还包含一个蓄电池储能控制环节，该环节在轿厢平层静止时控制蓄电池的充电，在电梯轿厢因升降而离开楼层馈电部件时及可分离电磁机构的副边磁芯绕组时控制蓄电池向轿厢内负载供电。

在本发明的技术方案中，所述的受电部件安装在电梯轿厢上与可分离电磁机构的副边磁芯线圈相连接，将从可分离电磁机构感应到的高频电能整流成直流电能，该直流电在受电部件控制器的控制下给轿厢内的负载(照明、风扇、楼层指示器、门机等)供电；当然，该直流电也可以在受电部件控制器的控制下通过电力器件逆变成工频交流电后供负载使用。

并且，所述的受电部件，还将控制电能向轿厢上所配置的蓄电池充电，并在蓄电池到达满充状态时能自动停充。

并且，所述的受电部件，在电梯轿厢升降(可分离电磁机构分离)时控制蓄电池维持轿厢内用电负载的供电。

本发明的有益效果是，由于在电梯轿厢的供电方式上摒弃了悬挂式电缆而采用非接触式供电方式，所以避免了悬挂式电缆的导体折断绝缘老化的弊病；由于采用的按楼层非接触式供电方式，所以可避免裸露高频磁场引起的电磁兼容性方面的问题，避免裸露的高频导轨磁场与某种不期金属带来的电涡流发热和火灾隐患。另外，电梯轿厢按楼层非接触的供电方式，极易对悬挂式电缆的供电方式进行技术改造，使大量的传统电梯轿厢的供电方式得以新生。

附图说明

图1是本发明电梯轿厢按楼层非接触式供电装置的实施方式1的主要部分的示意图。

图2是非接触式供电方式的示意框图。

图3是形成馈电部件31的各功能环节的结构框图。

图4是形成受电部件33的各功能环节的结构框图。

图5为本发明实施方式2的电梯轿厢按楼层非接触式供电装置的电梯系统的主要部分的示意图。

图6是电梯井道和轿厢工作示意、以及常规的轿厢供电方式示意。

图7是采用滑动变压器形式给电梯轿厢供电的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的各实施方式进行说明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

实施方式1

图1是本发明电梯轿厢按楼层非接触式供电装置的实施方式1的主要部分的示意图。

大楼等建筑物内的电梯升降井道16的顶端17装有控制柜18和卷扬机19；在卷扬机19的主滑轮20和次滑轮21上挂设有主钢丝绳24，主钢丝绳24的一端是电梯轿厢22另一端是平衡锤23；三相工频电源25通过输电电缆26向控制柜18供给电能；控制柜18内装有卷扬机19的驱动控制器，以及各楼层层站对轿厢呼叫和轿厢内对目的站指定的操作显示集中控制系统。这是电梯轿厢的驱动示意。

本发明解决了轿厢内负载的按楼层非接触式供电，图1中馈电部件31连接于工频电源25和可分离电磁机构32之间。可分离电磁机构32由原边磁芯绕组32a和副边磁芯绕组32b构成。由图1可见，馈电部件31以及可分离电磁机构的原边磁芯绕组32a可以有多副，安装在电梯井道的每一楼层；而可分离电磁机构的副边磁芯绕组32b以及受电部件33只有一副，安装在电梯轿厢上。在电梯轿厢22平层静止时，馈电部件31从工频电源25生成50Hz～500kHz的高频电能向可分离电磁机构32供电，可分离电磁机构原边32a与副边32b之间的磁路穿越空间非接触式地连通，通过电磁感应传输电能到受电部件32。该受电部件将感应得到的高频电能整流成直流电能后，向蓄电池37控制充电、以及向负载39供电。

图2是非接触式供电方式的示意框图，位于可分离电磁机构原边和副边之间的点线，表示了传输电能的磁力线。

图3是形成馈电部件31的各功能环节的结构框图。虚线框内是馈电部件31，它的输入是工频电源25，输出是给可分离电磁机构的原边32a供电。馈电部件31内的整流降压环节1将输入的工频交流电整流成直流电，并在馈电控制器4的控制下将它降成合适的电压水平，接着滤波平滑环节2将它平滑成质量较高的直流电后由高频逆变环节3生成50Hz～500kHz的高频电能，在馈电部件31的输出前串并联了谐振补偿环节7，它和可分离电磁机构32的初级绕组一起形成谐振阻抗，使高频电能具有最佳传输状态。馈电部件31内有两个闭环控制：一个是相位检测环节5将检测到的高频逆变环节3输出的电压电流的相位差反馈给馈电部件控制器4，控制器经控制策略运算后，自动使逆变环节3输出的频率跟踪谐振频率；另一个是负载监测环节5将高频逆变环节3的功率(电压、电流)输出情况反馈给馈电部件控制器4，控制器经运算判断后调节整流降压环节1的输出电压，使之适应的负载变化。

图4是形成受电部件33的各功能环节的结构框图。虚线框内是受电部件33，它的输入是可分离电磁机构的副边32b。受电部件33的整流滤波环节10将输入的高频交流电整流平滑成直流电，该直流电一方面通过电压调节环节11调节成适合的电压水平供负载39a轿厢门机电机的驱动用；另一方面通过充电电路13给蓄电池37充电和给负载39b轿厢内的照明风扇楼层指示器等供电。蓄电池在可分离电磁机构分离、受电部件无输入时给轿厢内的负载供电。受电部件控制器14从电压检测环节12得到受电部件输出端上负载39a和39b的供电电压的大小，通过软件控制策略运算后，控制电压调节环节11和充电电路13将两路输出电压调整到适合负载要求的大小。

实施方式2

图5为本发明实施方式2的电梯轿厢按楼层非接触式供电装置的电梯系统的主要部分的示意图。与图1所示的实施方式1的电梯轿厢按楼层非接触式供电装置相同的部分标注相同的标号，省略重复部分的说明。另外，其它部分因为与图2至图4相同，故其说明也省略。

在该实施方式2的电梯轿厢按楼层非接触式供电装置中，整个装置可以只有一个馈电部件31，所有楼层的可分离电磁机构均由它来分时馈电。这样，由于馈电部件31到各楼层可分离电磁机构32的距离不一致，连接线路就有不一致的电感量(距离越长电感量越大)，这个电感串在各楼层初级绕组32a的回路里，所以各楼层可分离电磁机构原边部分的谐振频率是不一致的。这个问题是通过以下两个途径来解决的：一方面根据各楼层连接线路的长短串入不同电容量的电容器用于补偿；另一方面馈电部件中的馈电控制器4会根据检测到的输出相位差自动跟踪谐振频率，使系统始终工作在最佳功率传输状态。

还有，本发明并不只限于上述各实施方式，在实施方式1和实施方式2中轿厢的负载39采用直流负载，如果采用交流负载的话，可以在受电部件33与负载39之间插入一个逆变装置，将受电部件输出的直流电逆变成例如50Hz的交流电再给负载供电。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权力要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电梯轿厢按楼层非接触式供电装置，其包括：

馈电部件，在整套装置里只配置一部；

受电部件，在电梯轿厢上安装一个与馈电部件相对应的受电部件；

可分离电磁机构，馈电部件和受电部件在轿厢平层静止时通过可分离电磁机构非接触地感应耦合地传送电能；所述可分离电磁机构是由连接于馈电部件的原边磁芯绕组和连接于受电部件的副边磁芯绕组所组成，电梯轿厢升降时原边磁芯绕组和副边磁芯绕组分离；

所述副边磁芯绕组位于移动的电梯轿厢上，只有一副，原边磁芯绕组位于各个楼层，对应于大楼楼层的层数有多副，且该可分离电磁机构处于高频馈电状态时，通过屏蔽接地的手段使其具备完好的电磁兼容性；

所述的馈电部件分别与各个楼层的可分离电磁机构的原边磁芯绕组连接，且在轿厢平层静止时仅向轿厢所在的楼层的可分离电磁机构馈送高频电能，所有楼层的可分离电磁机构均由它来分时馈电，由该馈电部件至各楼层距离不一致而引起的线路电感量不一致的问题通过两个途径来解决：一方面根据各楼层连接线路的长短串入不同电容量的电容器用于补偿线路电感；另一方面馈电部件中的控制器会根据检测到的输出相位差自动跟踪谐振频率，使系统始终工作在最佳功率传输状态。

2.如权利要求1所述的电梯轿厢按楼层非接触式供电装置，其特征是所述的馈电部件将工频交流电生成具有50Hz～500kHz频率范围的高频电能，向所述的可分离电磁机构上的原边磁芯绕组和副边磁芯绕组馈电，为达到最佳功率传输，可分离电磁机构的原副边绕组上都按某种方式串并联有电容器、电感器，使之工作在谐振状态；另外，在可分离电磁机构处于原副边分离状态时，该馈电部件将停止工作，实现了节能和提高电磁兼容性。

3.如权利要求1所述的电梯轿厢按楼层非接触式供电装置，其特征是所述受电部件还可以包含一个电能变换环节，当受电部件从可分离电磁机构上的副边磁芯绕组感应到高频电能后，通过电能变换环节将感应到的电能变换成与所述轿厢上配置的负载对应的电能形态。

4.如权利要求1所述的电梯轿厢按楼层非接触式供电装置，其特征是所述受电部件还包含一个电能变换环节，当受电部件从可分离电磁机构上的副边磁芯绕组感应到高频电能后，通过电能变换环节将感应到的电能变换成直流电。

5.如权利要求1所述的电梯轿厢按楼层非接触式供电装置，其特征是所述受电部件还包含一个蓄电池储能控制环节，该环节在轿厢平层静止时控制蓄电池的充电，在电梯轿厢因升降而离开楼层馈电部件以及可分离电磁机构的原边磁芯绕组时，控制蓄电池向轿厢内负载供电。

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