CN102892698A - 制动装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于升降机(20)的制动装置(140)。装置(140)可包括马达(36)、制动系统(52)、第一开关(148)和第二开关(150)。马达(36)可能够生成反电动势。制动系统(52)在被通电时可移动至脱离位置，并且在被断电时可移动至接合位置。第一开关(148)和第二开关(150)可具有断开状态。在断开状态下，开关(148、150)将马达(36)电气联接至制动系统(52)，使得马达(36)的反电动势可给制动系统(52)通电。

Description

制动装置
技术领域
本公开大体上涉及制动装置，并且尤其地涉及供升降机使用的制动装置。
背景技术
在现代社会中，升降机已变成用于运输人和货物通过多个楼层的建筑物的普遍存在的机器。由于升降机整天不断地操作，以频繁地在各种楼层上停止，所以升降机的制动系统在升降机的平稳操作中起着重要作用。
诸如升降机或其他皮带驱动的系统的无齿轮的机器典型地采用机械或机电制动系统，以停止或临时保持特定的运动。升降机的机电制动器例如通常采用离合器型制动机构，用于供应足以使升降机轿厢减速或将升降机轿厢保持在固定位置的保持或制动扭矩。由离合器型制动器供应的制动扭矩由在旋转的制动盘与成组摩擦垫之间生成的摩擦机械地产生，所述旋转的制动盘刚性地附接至机器轴，并且成组摩擦垫可释放地安置成与制动器盘的表面接触。摩擦垫的接合或脱离由制动器线圈机电地控制。此外，当启动制动器线圈时，电枢板与电磁芯之间的磁吸引使摩擦垫脱离制动器盘的表面。当停用制动器线圈时，接合电枢板的弹簧将电枢板推压成与制动器盘的表面接合。尽管这样的离合器型制动器已经被证明是有效的并且现今仍广泛地用于诸如升降机等的各种无齿轮的应用，但它们仍然有改进的余地。
例如，具体的离合器型制动器可以可变地施加的制动扭矩的范围相对窄。例如，离合器型制动器在某些情形(例如，紧急停止等)下与在其他情形(例如正常停止等)下相比较不能提供不同的停止功率。在诸如建筑物失电的紧急情况期间，升降机必须能够执行紧急停止。紧急停止可能是突然的，使升降机轿厢急拉(jerk)，这对于在升降机轿厢内移动的乘员可能是不舒服的经历。紧急停止还磨损制动系统。此外，安装以操纵这种紧急停止的制动系统很可能是笨重且昂贵的。
相反地，离合器型制动器不能为正常停止提供比在紧急停止的情况下降低的停止功率。典型的离合器型制动器限于其额定扭矩，该额定扭矩进一步受制动器的不变机械极限、其摩擦垫的材料成分等支配。因此，在正常操作中，配备有笨重的重型制动系统的升降机与其在紧急停止的情况下相比较将为正常停止提供相同的制动扭矩。因此，升降机轿厢以及其内的乘员每当制动系统接合以停止升降机时可经历急拉。因此，由此可见，离合器型制动器不提供制动扭矩的控制或变化。
根据上文，继续寻求用于在系统具有最小的应变的情况下平稳地停止升降机的改进。
发明内容
根据本公开的一个方面，公开了一种用于升降机的制动装置。装置可包括马达、制动系统、第一开关和第二开关。马达可能够生成反电动势。制动系统在被通电(energized)时可移至脱离位置，并且在被断电时可移至接合位置。第一开关和第二开关可具有断开状态。在断开状态下，开关将马达电气联接至制动系统，使得马达的反电动势可给制动系统通电。
根据本公开的另一方面，公开了一种带有制动装置的升降机。升降机可包括升降机轿厢、马达、操作地联接至马达的制动系统、操作地联接至马达和升降机轿厢的受拉构件，以及电子控制器。马达可能够生成反电动势。马达在制动系统可处于脱离位置时可自由旋转，并且在制动系统可处于接合位置时可被禁止旋转。制动系统在被通电时可移至脱离位置，并且在被断电时可移动至接合位置。当马达开始旋转时，受拉构件可使升降机轿厢移动。电子控制器可包括具有断开状态的第一开关和第二开关。在断开状态下，第一开关和第二开关可将马达电气联接至制动系统，使得马达的反电动势可给制动系统通电。
根据本公开的又一方面，公开了一种用于升降机的受控停止的方法。方法可包括：提供能够生成反电动势的马达；提供具有脱离位置和接合位置的制动系统，其中制动系统在被通电时移至脱离位置，并且在被断电时移动至接合位置；将马达电气联接至制动系统；从马达的反电动势产生用于升降机的制动扭矩；利用马达的反电动势给制动系统通电；和当反电动势耗散成用于升降机的制动扭矩时将制动系统释放至接合位置。
当结合附图阅读以下的详细说明时，本公开的这些以及其他的方面将容易地变得更加明显。
附图说明
图1是根据本公开的教导构成的升降机的实施例；
图2是用于根据本公开的教导构成的升降机的制动装置的实施例；
图3是在正常模式下描绘的制动装置的另一实施例；
图4是在紧急模式下描绘的图3的装置；
图5是在紧急模式期间向升降机施加制动扭矩和施加制动系统的接合时的马达减速的图示；以及
图6是在紧急模式期间的马达耗散的反电动势的图示。
尽管本发明对各种变型和替代构造敏感，但在附图中已示出并且在下文将详细地描述本发明的某些说明性实施例。然而，应当理解的是，无意受限于所公开的具体的形式，而是相反地，本发明意图涵盖属于本公开的精神和范围的所有变型、替代构造和等同物。
具体实施方式
现在参考图1，以示意性的方式示出了升降机系统20。应理解的是，图1所示的升降机20的版本仅为了说明性目的，并且介绍用于一般升降机系统的各种部件的背景。
如图1所示，升降机系统20可包括竖直地设置在多层建筑物24内的井道22。典型地，如果建筑物具有足够的尺寸并包括多个升降机，则井道22可以是设置在带有所设置的多个井道的建筑物24的中心部分内的中空竖井。轨道26和28大致延伸过井道22的长度。升降机轿厢30可以可滑动地安装在成对轨道26上(为了清楚，在图1中仅示出一根轨道26)，并且对重32可以可滑动地安装在成对轨道28上(为了清楚，在图1中仅示出一根轨道28)。尽管在图1中没有详细描绘，但本领域的技术人员将理解的是，轿厢30和对重32可包括用于沿着轨道26和28的平稳运动的辊安装件34、轴承等。辊安装件、轴承等还可以以可靠的方式可滑动地安装至轨道26和28。
为了使轿厢30以及从而使装载在其上的乘员和/或货物移动，可典型地在井道22的顶部提供马达36。电气地联接至马达36的可以是电子控制器38，该电子控制器38继而可电气联接至：设置在每个楼层上以呼叫升降机轿厢30的操作者接口40；以及设置在每个轿厢30上以允许轿厢30的乘员支配轿厢30的方向的操作者接口42。安全链(safety chain)电路54以及电源56同样可电气联接至电子控制器38。从马达36机械延伸的可以是驱动轴44，所述驱动轴44又可操作地联接至曳引滑轮46，并且可进一步延伸，以操作地联接至制动系统52。制动系统52也可电气联接至电子控制器38。围绕滑轮46拖拽的可以是诸如圆绳或平带的受拉构件48。受拉构件48可继而以任何合适的挂绳(roping)布置操作地联接至对重32和轿厢30。当然，在典型的系统包括用于升降机系统20的马达和滑轮的多个受拉构件48以及各种布置的情况下，可能有这些部件的多个不同的实施例或布置。
在图2中，公开了一种制动装置140，其可被设计在电子控制器138内。应理解的是，装置140无须被设计在电子控制器138内，并且其可独立地被设计成独立式电路或者被合并在升降机20的任何其他部件内。制动装置140可包括马达驱动器142、制动驱动器144、信号转换器146、第一开关148和第二开关150。第一开关148和第二开关150可具有闭合状态和断开状态。马达136和制动系统152可电气联接至装置140，使得当开关(148、150)处于闭合状态时，马达驱动器142可给马达136通电，并且制动驱动器144可给制动系统152通电。电源156和安全链154也可电气联接至装置140。
电源156可给安全链154、马达驱动器142、制动驱动器144、第一开关148和第二开关150通电。应理解的是，电源156可给升降机20内的其他部件通电，该其他部件诸如但不限于电子控制器138和操作者接口40、42。此外，电源156取决于被通电的部件的功率需要可提供交流(AC)功率源或直流(DC)功率源。此外，升降机20可合并超过一个电源，以给系统20内的各种部件通电。例如，一个电源可给马达驱动器142通电，然而另一电源可给制动驱动器144通电。
安全链154可以是单独的电路，其中离散的数量的开关被设计成指示门的状况和升降机20的位置。另外，可能有被设计成监测升降机20的其他部件的安全状况的多个其他的开关。这些开关可一起导线连接成串联电路。如果开关中的一个开关没闭合，则可认为该电路“断开”，并且升降机20不会操作。
如果升降机20经历失电、即电源156失效，或者安全链154指示系统20中的故障、即电路154“断开”，则升降机可进入紧急模式。在紧急模式下，升降机20应当平稳且安全地停止升降机轿厢30。为了执行这样的任务，制动装置140可检测电源156的失电或安全链154的故障，以及第一开关148和第二开关150从闭合状态到断开状态的过渡。在断开状态下，第一开关148和第二开关150将马达136电气联接至制动系统152。信号转换器146可被设计在马达136与制动系统152之间，以帮助将来自马达136的信号转换成由制动系统152接收的可接受的格式。
在一个示例性实施例中，马达136可生成反电动势、即反EMF，又被称为逆EMF。当供应电压以使马达136旋转时，可由马达136生成反EMF，以反抗马达136中的感生电流。反EMF的值可由马达136的转速(RPM)决定，使得当马达136的RPM提高或降低时，反EMF相应地也是如此。只要马达136的反EMF可比马达驱动器142的供应电压弱，就可驱动马达136。一旦升降机20经历紧急模式，则第一开关148和第二开关150就可过渡至断开状态，马达136可然后与马达驱动器142分离，并且可电气联接至制动系统152。在这一点上，至马达136的供应电压(其由于马达驱动器142被分离而应为零)，将低于生成的反EMF，并且马达136通过利用反EMF给制动系统152通电而用作制动系统152的发电机。同时，反EMF可向升降机20提供制动扭矩。马达136上的驱动轴44、曳引滑轮46、受拉构件48和升降机轿厢30的机械负载在马达136的RPM降低时可耗散反EMF，同时用作制动扭矩，以使升降机轿厢30平稳地慢下来。当反EMF耗散成用于升降机20的制动扭矩时，制动系统152可不再被马达136通电。一旦制动系统152被断电，制动系统152就可接合并摩擦地停止升降机轿厢30。由反EMF提供的制动扭矩和制动系统152的摩擦接合的组合可为升降机20提供受控的紧急停止。
现在参考图3和图4，公开了制动装置240的另一实施例。图4图示了正常操作中的装置240，并且图3图示了在紧急模式期间的装置240。制动装置240可包括马达驱动器242、制动驱动器244、信号转换器246、第一开关248和第二开关250。第一开关248和第二开关250可以是电磁继电器。电磁继电器248、250可利用线圈248a、250a，所述线圈248a、250a可被通电和断电，以便将接触从一种状态转变成另一状态。应理解的是，第一开关248和第二开关250除继电器之外可以是任何其他类型的开关，诸如但不限于逻辑装置、传感器或者能够从一种状态过渡至另一状态的任何其他装置。信号转换器246可包括变压器258和整流器260。变压器258可提供用于降低电压的方法，同时整流器260可将AC电压供应转换成DC电压供应。应理解的是，变压器258和整流器260可如本领域所知地能够执行其他电功能。此外，信号转换器246可包括将信号从被输入的一种格式转换成被输出的所期望的格式所需的其他电气部件和/或电路。
马达236、制动系统252、电源256和安全链254可电气联接至制动装置240。安全链254在其开关中的一个开关断开时可向装置240发信号表示升降机20中已出现故障。电源256可给马达驱动器242、制动驱动器244、继电器248、250、安全链254和升降机20内需要功率的任何其他部件通电。应理解的是，电源256可以是AC或DC供应。此外，升降机20可合并多个电源，以给其部件通电。此外，马达驱动器242和制动驱动器244能够将AC转换成DC，并且反之亦然，以便相应地给马达236和制动系统252通电。
马达236可以是永磁马达，诸如但不限于AC或DC无刷马达。此外，马达236可以是具有三个端子的三相马达。马达236能够生成反EMF。在永磁马达中，称为电枢的线圈可以以如下方式布置在永磁体的磁场中，使得当电流可穿过线圈时，线圈旋转。电流可使电枢旋转，所述电枢又可生成反抗所施加的电压的电压。由电枢的旋转产生的感生电压可称为由马达236生成的反EMF。制动系统252可以是机电制动系统，其可包括一个或多个制动器线圈252a。在给制动系统252通电时，制动器线圈252a将经由磁吸引使制动系统252脱离。一旦不再给制动器线圈252a通电，制动系统252就可接合。
如图3所描绘地，在正常模式下，电源256可给继电器248、250通电，以处于闭合状态，使得马达驱动器242和制动驱动器244可相应地给马达236和制动系统252通电。如果发生紧急情况，则如图4所描绘地，继电器248、250可过渡至断开状态，其中马达236的两个端子可通过在中间的信号转换器246电气联接至制动系统252。当电源256不再给系统20通电或者安全链254检测到系统20中的故障时，可出现紧急情况。一旦安全链254由于系统20中的故障而断开，则继电器248、250就可能不再被通电，并且从而过渡至断开状态。
如图5所描绘地，一旦马达236电气联接至制动系统252，马达236的反EMF就可用作用于升降机20的制动扭矩，直到制动系统252可接合，以摩擦地停止升降机轿厢30为止。当马达236电气联接至制动系统252时，马达236的反EMF可给制动器线圈252a通电，以保持制动系统252脱离。同时，反EMF可向升降机20提供制动扭矩。如图6所描绘地，当反EMF从用作制动扭矩以使升降机轿厢30慢下来而开始耗散时，反EMF可能变得太弱以致不能继续给制动器线圈252a通电，于是制动系统252可接合并摩擦地停止升降机轿厢30。
工业实用性
根据上文，可以看出本公开提出了一种用于升降机的制动装置。升降机不断地用于将乘员从一层运输至下一层，从而造成频繁的停止。可依赖于升降机的制动系统，以确保升降机轿厢达到平稳且摩擦的停止，尤其地如果发生紧急情况。当升降机经历失电或故障时，可出现紧急情况。如果发生紧急情况，则制动系统可确保使升降机达到平稳且摩擦的停止。制动装置可设置用于由马达生成的反EMF，以给制动系统通电，从而保持处于脱离位置。反EMF可同时为升降机提供制动扭矩。一旦反EMF被用作用于升降机的制动扭矩而耗散，其就不再能给制动系统通电。制动系统在这一点上可接合，以摩擦地停止升降机轿厢。由反EMF提供的制动扭矩和制动系统的摩擦接合的组合可为升降机提供制动。
尽管仅提出了某些实施例，但替代和变型将从以上的说明对本领域的技术人员显而易见。这些及其他的替代被认为是等同物的并在本公开的精神和范围内。

Claims (20)

1.一种用于升降机(20)的制动装置(140)，包括：
马达(36)，其能够生成反电动势；
制动系统(52)，其具有脱离位置和接合位置，其中，所述制动系统(52)在被通电时移动至所述脱离位置，并且在被断电时移动至所述接合位置；以及
第一开关(148)和第二开关(150)，其具有断开状态，其中，在所述断开状态下，所述第一开关(148)和第二开关(150)将所述马达(36)电气联接至所述制动系统(52)，以使得所述马达(36)的反电动势能够给所述制动系统(52)通电。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括能够给所述马达(36)通电的马达驱动器(142)和能够给所述制动系统(52)通电的制动驱动器(144)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一开关(148)和第二开关(150)还包括闭合状态，其中，在所述闭合状态下，所述第一开关(148)使得所述马达驱动器(142)能够给所述马达(36)通电，并且所述第二开关(150)使得所述制动驱动器(144)能够给所述制动系统(52)通电。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述马达驱动器(142)、所述制动驱动器(144)、所述第一开关(148)和所述第二开关(150)被电源(56)通电。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述马达(36)为永磁马达(236)。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述制动系统(52)为机电制动系统(252)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述机电制动系统(252)包括制动器线圈(252a)，所述制动器线圈(252a)在被通电时使所述制动系统(252)脱离，并且在被断电时使所述制动系统(252)接合。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一开关(148)和第二开关(150)电气联接至电源(56)，于是所述电源(56)使所述第一开关(148)和第二开关(150)断电，使所述第一开关(148)和第二开关(150)过渡成所述断开状态。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一开关(148)和第二开关(150)电气联接至安全链(54)，于是所述安全链(54)向所述第一开关(148)和第二开关(150)发信号表示故障模式，使所述第一开关(148)和第二开关(150)过渡成所述断开状态。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述断开状态下，所述马达(36)通过在中间的信号转换器(146)电气联接至所述制动系统(52)，所述信号转换器(146)能够将所述马达(36)的反电动势转换成由所述制动系统(52)接收的可接受的格式。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述信号转换器(146)包括变压器(258)和整流器(260)。
12.一种带有制动装置(140)的升降机(20)，包括：
升降机轿厢(30)；
马达(36)，其与所述升降机(20)关联并且能够生成反电动势；
制动系统(52)，其操作地联接至所述马达(36)并具有脱离位置和接合位置，其中，在所述脱离位置中，所述马达(36)自由旋转，并且在所述接合位置中，禁止所述马达(36)旋转，所述制动系统(52)在被通电时移动至所述脱离位置，并且在被断电时移动至所述接合位置；
受拉构件(48)，其操作地联接至所述马达(36)和所述升降机轿厢(30)，于是旋转所述马达(36)使所述升降机轿厢(30)移动；以及
电子控制器(38)，其包括具有断开状态的第一开关(148)和第二开关(150)，其中，在所述断开状态下，所述第一开关(148)和第二开关(150)将所述马达(36)电气联接至所述制动系统(52)，从而使得所述马达(36)的反电动势能够给所述制动系统(52)通电。
13.根据权利要求12所述的升降机，其特征在于，所述电子控制器(38)还包括能够给所述马达(36)通电的马达驱动器(142)和能够给所述制动系统(52)通电的制动驱动器(144)。
14.根据权利要求13所述的升降机，其特征在于，还包括电源(56)，其电气联接至所述电子控制器(38)并且能够给所述马达驱动器(142)、所述制动驱动器(144)、所述开关(148)和所述第二开关(150)通电。
15.根据权利要求13所述的升降机，其特征在于，所述第一开关(148)和第二开关(150)还包括闭合状态，其中，在所述闭合状态下，所述第一开关(148)使得所述马达驱动器(142)能够给所述马达(36)通电，并且所述第二开关(150)使得所述制动驱动器(144)能够给所述制动系统(52)通电。
16.根据权利要求12所述的升降机，其特征在于，还包括电气联接至所述电子控制器(38)并且能够向所述电子控制器(38)提供指示故障模式的信号的安全链(54)，以使所述第一开关(148)和第二开关(150)过渡成所述断开状态。
17.根据权利要求12所述的升降机，其特征在于，所述马达(36)为永磁马达(236)。
18.一种用于受控地停止升降机(20)的方法，包括：
提供能够生成反电动势的马达(36)；
提供具有脱离位置和接合位置的制动系统(52)，其中，所述制动系统(52)在被通电时移动至所述脱离位置，并且在被断电时移动至所述接合位置；
将所述马达(36)电气联接至所述制动系统(52)；
从所述马达(36)的反电动势产生用于所述升降机(20)的制动扭矩；
利用所述马达(36)的反电动势给所述制动系统(52)通电；以及
当所述反电动势耗散成用于所述升降机(20)的制动扭矩时，将所述制动系统(52)释放至所述接合位置。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，由所述第一开关(148)和第二开关(150)过渡成断开状态而执行将所述马达(36)电气联接至所述制动系统(52)，其中，在所述断开状态下，所述第一开关(148)和第二开关(150)具有在中间的信号转换器(146)，所述信号转换器(146)能够将所述反电动势转换成由所述制动系统(52)接收的可接受的格式。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，当所述反电动势不足以给所述制动系统(252)中的制动器线圈(252a)通电时，执行将所述制动系统(252)释放至所述接合位置。
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