CN102120543A - 电梯并联式主辅驱动主机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电梯并联式主辅驱动主机，它克服陈述了现有技术存在的输出效率低、能源消耗大，维护费用高等不足，包括带动牵引钢丝绳的曳引轮、带有定子、转子和驱动轴的驱动主机以及电气控制系统，其技术要点是：所述驱动主机由主驱动主机和辅驱动主机组成，主驱动主机的驱动轴与曳引轮直接连接，主、辅驱动主机的驱动轴通过离合装置并联在一起。因主、辅驱动主机可以采用两台小功率驱动主机实现实时择机运行，进行同步控制，故其结构简单，主辅驱动主机可以实现实时择机运行控制，匹配合理，明显降低主机自身能源消耗，节省维护费用，延长驱动主机的使用寿命。

Description

电梯并联式主辅驱动主机

技术领域

本发明涉及一种电梯驱动装置，特别是一种采用两台小功率的主、辅驱动主机替代功率相当的一台大功率驱动电机进行同步运行控制的电梯并联式主辅驱动主机。它尤其适用于较大吨位电梯且经常半载运行的电梯系统。

背景技术

现有的电梯系统的结构主要包括轿厢，对重，牵引钢丝绳以及由用于带动牵引钢丝绳的曳引轮和带有定子、转子和驱动轴的驱动电机组成的驱动装置。对重的重量约为轿厢的自重加上载荷的一半，传统电梯驱动电机只有一台，无论空载、满载或是半载时，都由该一台曳引机执行驱动任务。由于电梯的对重平衡的是电梯在半载时的重量，电梯系统在很多时候又是在半载的情况下运行的，所以在这种情况下无需输出很大的转矩就可以保证电梯的可靠运行。传统电梯驱动电机此时主要是自身的能源消耗，使得输出效率降低。当电梯系统在高速大吨位配置时，所需的曳引机功率会很大，对大功率驱动电机而言，功率加倍，其制造成本和使用中的能源消耗不是呈线性倍数增加，而是会呈几何级数增加。为此，便有一些引入了“双驱动”概念的电梯设计或相关驱动技术，如专利公开号为CN1475426A的“双曳引设备驱动电梯的土建布置”，公开了采用两台单体曳引机的技术方案。其利用两个曳引轮同时驱动一个轿厢运行，不仅使得电梯布局复杂，而且输出效率较低，能耗效果也很不理想；公告号为CN2398244Y的“上下同时运输型电梯”，介绍的是在一个井道内安装两个轿厢的驱动方式，因其受到建筑设计和运输要求的限制，其应用十分有限；公开号为CN1660688A的“永磁同步高速无齿轮曳引机”，所记载的驱动方式是两台电机必须同时工作，因此，能源消耗大，维护费用高，显然不够经济。

发明内容

本发明的目的是提供一种电梯并联式主辅驱动主机，克服现有技术存在的输出效率低、能源消耗大，维护费用高等不足，其结构简单，主、辅驱动主机可以实现单机或双机实时择机运行控制，匹配合理，明显降低主机自身能源消耗，节省维护费用，延长驱动主机的使用寿命。

本发明所采用的技术方案是：该电梯并联式主辅驱动主机包括带动牵引钢丝绳的曳引轮，带有定子、转子和驱动轴的驱动电机以及电气控制系统，其技术要点是：将一台大功率所述驱动电机利用与之功率相当的两台小功率的主驱动主机和辅驱动主机替代，所述主驱动主机的驱动轴与所述曳引轮直接连接，所述主、辅驱动主机的驱动轴通过所述电气控制系统控制的离合装置并联在一起。

所述主驱动主机通过空心轴与所述曳引轮刚性连接，所述曳引轮的曳引轮轴作为所述主驱动主机的驱动轴与所述空心轴同轴连接，所述辅驱动主机的驱动轴通过所述离合装置与所述曳引轮轴并联在一起。

所述曳引轮的曳引轮轴分别通过所述离合装置与所述主、辅驱动主机的驱动轴并联在一起。

本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明将一台大功率驱动电机利用与之功率相当的两台小功率的主驱动主机和辅驱动主机替代，并且主、辅驱动主机的驱动轴通过离合装置与曳引轮并联在一起，匹配合理，所以其结构简单，主、辅驱动主机可以采用两台小功率驱动主机替代功率相当的一台大功率驱动电机进行同步运行控制，实现实时择机运行。当电梯系统在处于半载和少于半载时，所需的驱动转矩很小，只需一台小功率的驱动主机就可以满足驱动要求，与用大功率驱动主机驱动相比，该电梯并联式主辅驱动主机可以降低主机的制造难度及更换零部件成本，避免制造大功率驱动主机所需的高额制造费用，减少了曳引机自身的能源损耗；当电梯载荷超出范围时，由两台驱动主机共同驱动，整个系统平均节能约在5%～10%。因此，本发明能够克服现有技术存在的输出效率低、能源消耗大，维护费用高等不足，明显降低主机自身能源消耗，节省维护费用，延长驱动主机的使用寿命。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的Ⅰ型结构示意图；

图2是本发明的Ⅱ型结构示意图；

图3是本发明的Ⅲ型结构示意图；

图4是本发明的Ⅳ型结构示意图；

图5是本发明的双机同步驱动控制电路原理图；

图6是本发明的单机驱动向双机驱动转换的电路原理图。

图中序号说明：1曳引轮、2主驱动主机（M1）、3转子、4驱动轴、5离合装置（BL）、6辅驱动主机（M2）、7空心轴、8曳引轮轴；E1、E2编码器、ESV1、ESV2变频器、XE1、XE2速度检测接口、EXP-F2E同步信号发送接口、EX-2F同步信号接收接口、APC-ELS同步控制卡、RS485人机通讯接口、HMS操作装置、IC1、IC2变频器控制单元、MPK控制主板、BL离合器。

具体实施方式

根据图1～6详细说明本发明的具体结构。该并联式主辅驱动主机固定于机房承重梁上，对于无机房电梯可放置在井道内导轨上部，曳引轮驱动牵引钢丝绳，带动轿厢和对重在井道内运行。它包括带动牵引钢丝绳的曳引轮1，带有定子（图中未示出）、转子3和驱动轴4的驱动电机，离合装置5以及常用的由单机驱动控制电路、单机驱动向双机驱动转换电路、双机同步驱动控制电路等组成的电气控制系统。其中驱动电机采用两台小功率主、辅驱动主机2、6替代功率相当的一台大功率驱动电机，主驱动主机2的驱动轴4与曳引轮1直接连接。主、辅驱动主机2、6的驱动轴4通过电气控制系统控制的离合装置5并联在一起。在电梯系统处于半载或接近半载（少于半载）时，一定转矩范围内，只由一台主驱动主机2驱动曳引轮1进而驱动电梯系统；当电梯载荷超过半载直到满载（包括极限状态空载启动）时，由于需要的驱动转矩增大，辅驱动主机6的驱动轴4通过离合装置5与主驱动电机2的驱动轴4连接或与曳引轮轴8直接连接，与主驱动主机2共同驱动电梯系统。

本电梯驱动系统可根据实际需要和用户要求设置为Ⅰ型结构、Ⅱ型结构、Ⅲ型结构和Ⅳ型结构。将传统的一台大功率驱动电机由与之功率相当的两台小功率的可分别独立工作的小功率主驱动主机2和辅驱动主机6替代。可以对两个驱动主、辅驱动主机2、6分配以不同的功率比例，并配套相应的离合装置5。由常用的单机驱动控制电路、单机驱动向双机驱动转换电路、双机同步驱动控制电路等组成的电气控制系统，可以根据轿厢内的载荷变化来判断投入其中一个驱动主机驱动曳引轮1运行，或同时投入两个驱动主机共同驱动曳引轮1运行。

当需要两台驱动主机同时工作时，利用现代变频控制技术，采用高精度的编码器作为速度反馈装置，控制辅驱动主机6的变频器实时采集主驱动主机2的速度反馈信号，再辅助软件的前馈控制，使辅驱动主机6实时跟随主驱动主机2的运转速度进行同步运转。

图1为采用本发明的实施方案之Ⅰ型结构示意图，其中曳引轮1放置在主驱动主机2的驱动轴4的一侧，主驱动主机2与曳引轮1直接连接。辅驱动主机6的驱动轴4通过离合装置5与主驱动主机2的驱动轴4并联在一起。在电梯系统处于半载或少于半载时，只由主驱动主机2带动曳引轮1驱动电梯系统；当超出该范围时由电气控制系统控制离合装置5吸合，由辅驱动主机6和主驱动主机2共同驱动曳引轮1进而驱动电梯系统。

图2为采用本发明的实施方案之Ⅱ型结构示意图，其中曳引轮1放置在主驱动主机2与辅驱动主机6之间，主驱动主机2的驱动轴4与曳引轮1直接连接。辅驱动主机6的驱动轴4通过离合装置5与固定曳引轮1的主驱动主机2的驱动轴4并联在一起。在电梯系统处于半载或少于半载时只由主驱动主机2带动曳引轮1驱动电梯系统；当超出该范围时由电气控制系统控制离合装置5吸合，由辅驱动主机6和主驱动主机2共同驱动曳引轮1进而驱动电梯系统。

图3为采用本发明的实施方案之Ⅲ型结构示意图，其中曳引轮6放置在主驱动主机2的驱动轴4的一侧，主驱动主机2通过空心轴7与曳引轮1刚性连接，曳引轮1的曳引轮轴8作为主驱动主机2的驱动轴与空心轴7同轴连接。辅驱动主机6的驱动轴4通过离合装置5与曳引轮轴8并联在一起。在电梯系统处于半载或少于半载时只由主驱动主机2带动曳引轮1驱动电梯系统；当超出该范围时由电气控制系统控制离合装置5吸合，由辅驱动主机6的驱动轴4通过离合装置5与曳引轮轴8和主驱动主机2的空心轴7共同驱动曳引轮1进而驱动电梯系统。

图4为采用本发明的实施方案之Ⅳ型结构示意图，其中曳引轮1放置在主驱动主机2与辅驱动主机6之间，曳引轮1的曳引轮轴8分别通过离合装置与主驱动主机2、辅驱动主机6的的驱动轴4并联在一起，主驱动主机2和辅驱动主机6可根据实际需要配置不同的功率，电气控制系统根据轿厢内的载荷变化来判断投入其中任意一个驱动主机，或同时投入两个驱动主机共同驱动曳引轮1进而驱动电梯系统。

图5为主、辅驱动主机M1（2）、M2（6）同步驱动控制电路原理图，其同步驱动控制电路采用两台变频器ESV1、ESV2分别对主、辅驱动主机M1、M2进行控制。通过编码器E1、E2检测电机运行速度，变频器ESV1通过同步信号接口EXP-F2E将主驱动主机M1的速度信号发送给变频器ESV2，由EX-2F同步信号接收接口接收该信号；变频器ESV2内部安装有同步控制卡ACP-ELS，可控制辅驱动主机M2跟随主驱动主机M1以相同速度运转，从而实现两台电机的同步运行。电梯控制主板MPK是采用ARM架构CPU作为主控制芯片的单片机，具有电梯控制功能，检测轿厢内的载荷，并依据载荷的变化来判断是需要投入主驱动主机M1运行还是投入主、辅驱动主机M1、M2运行。控制主板MPK发出的控制信号被变频器控制单元IC1、IC2接收，驱动主驱动主机M1或主、辅驱动主机M1、M2运行。电梯启动前控制主板MPK判断轿厢内载荷为半载或载荷较少时，发出离合装置BL（5）控制信号使辅驱动主机M2脱离，同时输出信号由变频器控制单元IC1接收，进而驱动主驱动主机M1驱动电梯运行。当控制主板MPK判断轿厢内载荷较大（极限状态为空载或满载）时，发出离合装置BL控制信号使辅驱动主机M2接入，同时输出信号由变频器控制单元IC1、IC2接收，进而驱动主、辅驱动主机M1、M2共同驱动电梯运行。整个系统的控制参数可通过操作装置HMS进行设置，其通讯采用RS485接口形式。

图6为单个主机驱动向双机驱动转换电路原理图，其中控制主板MPK根据输入信号判断轿厢内的载荷多少，从而计算出驱动电梯所需要的转矩，通过控制变频器控制单元IC1或IC2来决定由其中一个主驱动主机M1驱动电梯运行或是主、辅驱动主机M1、M2同时驱动电梯运行。同步驱动控制电路通过对离合装置BL的控制来实现主驱动主机M1或辅驱动主机M2的分离或投入驱动运行。

Claims (3)

1.一种电梯并联式主辅驱动主机，包括带动牵引钢丝绳的曳引轮、带有定子、转子和驱动轴的驱动电机以及电气控制系统，其特征在于：将一台大功率所述驱动电机利用与之功率相当的主驱动主机和辅驱动主机替代，所述主驱动主机的驱动轴与所述曳引轮直接连接，所述主、辅驱动主机的驱动轴通过所述电气控制系统控制的离合装置并联在一起。

2.根据权利要求1所述的电梯并联式主辅驱动主机，其特征在于：所述主驱动主机通过空心轴与所述曳引轮刚性连接，所述曳引轮的曳引轮轴作为所述主驱动主机的驱动轴与所述空心轴同轴连接，所述辅驱动主机的驱动轴通过所述离合装置与所述曳引轮轴并联在一起。

3.根据权利要求2所述的电梯并联式主辅驱动主机，其特征在于：所述曳引轮的曳引轮轴分别通过所述离合装置与所述主、辅驱动主机的驱动轴并联在一起。

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