CN103228563A - 运输系统 - Google Patents

Abstract

一种运输系统，包括支撑至少两个基本平行的轨道的轨道结构2，吊箱8可沿每个轨道行进。轨道结构具有至少两个可转动地连接的部分，所述两个部分能相对彼此转动，从而使得一个部分的轨道可以与另一个部分的任一轨道对齐，吊箱能从一个轨道转移至另一个轨道。吊箱可以装配有驱动与轨道结构上的齿条啮合的滚柱小齿轮的永磁体同步马达。替换地，吊箱和轨道结构可包括线性马达的各部分。运输系统适用于安装在建筑物中。

Description

运输系统

技术领域

本申请涉及运输系统。更具体(但非排它)地，涉及用于在建筑物内在高度方向上移动乘客和/或货物的运输系统。本申请还涉及适用于运输系统的驱动设备。

背景技术

多楼层建筑物常规地提供有用于在楼层之间移动乘客和货物的升降机(又称作电梯)。绝大多数常用的升降机由升降机电梯井中的缆绳悬挂，并通常具有对重。这限制了每个电梯井的升降机吊箱的数目(常常限制到一个吊箱)。

该限制通过限制可以利用(尤其是出租或售卖)的建筑物楼层面积而损害建筑物的利用率。实际上，用于在楼层之间移动乘客和货物的运输系统通常是高层建筑物中心的最大空间占据要素。

本申请实施例的目的是提供一种适用于在建筑物中使用的替换的改进的运输系统，比起现存系统，所述改进的运输系统使更多楼层空间变得可用。

发明内容

根据本申请第一方面，提供了一种运输系统，包括支撑至少两个基本平行的轨道的轨道结构，吊箱可沿每个所述轨道行进，所述轨道结构包括至少两个可转动地连接的部分，使所述两个部分能相对彼此转动，从而使得一个部分的轨道可与另一个部分的任一轨道对齐，吊箱能从一个轨道被转移至另一个轨道。

使吊箱能从一个轨道转移到另一个轨道使得两轨道系统能被用作一连续回路，吊箱在一给定轨道上仅沿一个方向(例如向上或向下)行进。这样能在单个轨道上容纳多于一个吊箱，较缆绳拖动升降机系统增加了空间利用率。

所述两个基本平行的轨道可分别支撑在所述轨道结构的相反侧上。所述轨道结构可在基本竖直的方向上延伸，并包括上部部分、中间部分和下部部分。所述上部部分和所述下部部分可以相对于所述中间部分转动。

所述两个部分可被连接，以围绕基本平行于所述轨道延伸的方向的轴线转动。替换地，所述两个部分可被连接，以围绕基本垂直于所述轨道延伸的方向的轴线转动。

可在所述轨道结构上安装一个或多个吊箱，每个吊箱和/或所述轨道结构可包括设置为沿着所述轨道结构推动所述吊箱的驱动机构。在一个设置中，使用齿条和小齿轮驱动。在另一设置中，使用线性马达。

根据本申请的另一方面，提供了一种运输系统，包括：第一直立轨道结构，包括吊箱可在其上行进的一个或多个轨道；以及第二轨道结构，包括吊箱可在其上运行的至少一个轨道，所述第二轨道结构围绕水平轴线可转动地被支撑，并被设置为在处于直立取向时，第一结构的至少一个轨道与第一轨道结构的轨道对齐，从而使得吊箱可以沿着轨道从一个结构转移到另一个结构。

所述运输系统可进一步包括水平轨道结构，所述水平轨道结构具有吊箱可在其上运行的至少一个轨道，并被设置为使得在所述枢转地安装的轨道结构处于基本水平的取向时，所述水平轨道结构的至少一个轨道与所述枢转地安装的轨道结构的轨道对齐，从而使得吊箱可以沿着轨道从一个结构转移到另一个结构。

所述直立轨道结构和所述枢转地安装的轨道结构可各自包括：分别安装在所述结构的相反侧上的两个轨道，当所述枢转地安装的轨道结构处于直立配置中时，所述枢转地安装的结构的两个轨道分别与所述直立轨道结构的两个轨道对齐。

在使用中，可通过如下步骤使用所述轨道结构：在所述轨道结构的一个部分的第一轨道上提供吊箱；沿着所述轨道移动所述吊箱，直到所述吊箱转移到所述轨道结构的另一个部分上；使所述轨道结构的两个部分相对于彼此转动，从而使得其上安装有所述吊箱的所述轨道变得与所述轨道结构的所述第一部分的第二轨道对齐，并使所述吊箱沿着所述轨道移动到所述第一部分的第二轨道上。

所述运输系统特别适合于安装在建筑物中，以在楼层之间提供运输。

根据本申请的另一方面，提供了一种适合驱动运输系统的吊箱的驱动设备，所述驱动设备包括与齿条啮合的滚柱小齿轮，其中所述滚柱小齿轮的杆和所述齿条中的至少一个由塑料材料形成或涂覆有塑料材料。所述齿条可以由金属形成，并且所述滚柱小齿轮的杆可以由塑料材料形成或涂覆有塑料材料。优选所述杆和所述齿条由纤维增强的塑料材料(尤其是PEEK)形成。所述滚柱小齿轮的杆可自由转动。优选所述滚柱小齿轮由同步永磁体转动电动马达直接驱动。这样的马达便利地由三个弯曲的双侧单相永磁体同步线性电动马达形成。每个弯曲线性马达可包括单个绕组。

附图说明

为了更清楚地理解本申请，现将仅通过示例参考附图描述其实施例，附图中：

图1是穿过容纳根据本申请第一实施例的运输系统的建筑物内竖直电梯井的上端部和下端部的横截面；

图2是沿图1的线II-II截取的图1的电梯井的平面图；

图3是图1的电梯井的下端部的平面图，显示处于两个不同位置上的吊箱；

图4是安装在轨道结构上的图1的运输系统的吊箱的放大图；

图5是用于图1运输系统的吊箱的驱动设备的细节放大侧视图；

图6是图5的驱动设备的正视图；

图7是在运输系统的替换实施例中使用的线性马达定子的一部分的平面图；

图8是图7实施例的类似于图2的视图，但仅示出轨道结构的一侧；以及

图9是穿过容纳根据本申请第二实施例的运输系统的建筑物内竖直电梯井的横截面。

具体实施方式

参考图1至图6，运输系统容纳在电梯井1中，电梯井1在建筑物的楼层之间沿大致竖直的方向延伸。

运输系统包括轨道结构，所述轨道结构包括细长的主体2，细长的主体2具有大致为矩形的横截面。所述主体在电梯井中基本竖直地延伸，并在所述主体的相反的较大面上支撑基本等同的轨道。每个轨道包括两个平行间隔开的导轨3，齿条4安装在第三H形或T形截面的导轨4a上，所述第三H形或T形截面的导轨4a平行于所述导轨并在所述导轨之间的大致中间处延伸。轨道结构限定在该结构内的中空空间5，中空空间5可用作管线或缆绳槽。轨道结构、导轨和齿条都以钢材或某种其它适合金属、合金或复合材料形成。

轨道结构由三部分形成：上端部部分、下端部部分和中间部分。上端部部分和下端部部分通过推力轴承6连接到中间部分上，并且上端部部分和下端部部分在它们的相反端部处通过另一推力轴承安装到电梯井的端部上。所述结构的中间部分直接或间接地安装于电梯井的侧壁上。

这样，轨道结构的上端部部分和下端部部分可围绕基本平行于轨道结构的竖直轴线的轴线相对于中间部分转动。在轨道结构的每一端部处提供有驱动马达和齿轮箱7，操作驱动马达和齿轮箱7，以相对于中间部分转动所述轨道结构的相关的端部部分。提供锁定机构(未示出)，以在所述两个部分适当对齐时相对于中间部分锁定轨道结构的所述端部部分。

在轨道结构2的所述端部部分的区域中，电梯井以半圆形方式(如图3中所示)在所述轨道结构一侧增大。在其它地方，所述电梯井大致为矩形横截面。

尽管并未示出，但如果希望的话可以设想在轨道结构的中间部分中提供中间可转动部分。

在相对侧装配有门8a的乘客吊箱8被安装，用以沿着轨道结构移动。每个吊箱8均提供有轮4b，轮4b布置在安装在轨道结构上的中央导轨4a两侧，轮4b使吊箱能沿着导轨在轨道结构上被上下引导。每个吊箱8还被提供有驱动系统，该驱动系统通过与齿条相互作用而沿着轨道结构推动(propel)吊箱。引导轮3a与外导轨3相互作用，以稳定吊箱8。

每个吊箱的驱动系统包括两个单独的电动马达9，所述电动马达9直接驱动与齿条4啮合的各滚柱小齿轮10。

每个电动马达9均为三层双侧的永磁体同步马达，由安装在一起以形成环形定子的三个120度弯曲的成段的单相弯曲线性马达定子和直径约为一米且被布置为通过轴直接驱动滚柱小齿轮的转子形成。每个马达的定子11由三个单绕组120度成段的线性马达定子形成。这些线性马达定子被一起安装在紧固在吊箱8侧部上的支架13上。永磁体12安装于圆柱形外壳14内部，圆柱形外壳14连接到轴15上，轴15连接到滚柱小齿轮10上。所述滚柱小齿轮包括由十二个基本平行的杆17连接的两个间隔开的环形板，杆17围绕所述板均匀地间隔开。

马达的该设计能提供良好的功率密度和适合的转矩特性，以便能直接驱动具有较大齿距的相对较大的小齿轮。这使吊箱能以约2.5m/s的可接受的速度被驱动，且所述马达仅有相对较低的转动速度，这有助于降低噪声。

滚柱小齿轮10的杆17以碳纤维增强自润滑的PEEK(polyether ether ketone，聚醚醚铜)形成，被能转动地安装到所述环形板上，并且被设置尺寸为与齿条的适当成形的齿啮合。与使用金属相比，使用所述PEEK材料降低了小齿轮与钢制齿条4啮合的噪声。所述材料的自润滑性质避免了对润滑的需要，并且安装滚柱小齿轮的杆而使所述杆能转动进一步降低了小齿轮和齿条之间的摩擦，从而降低了其间的磨损。

通过适当编程的场导向(field oriented)控制器来控制每个吊箱的马达9。该控制器提供三相交变电流动力供给，一相驱动所述马达的三个绕组中的每一个。变化所述供给的频率，以变化所述马达的速度，例如以温和地使吊箱自静止加速。驱动所述马达，以便使吊箱8沿轨道结构上升，且马达配置为提供重复产生的(re-generative)制动，以控制吊箱的下降，吊箱的重力势能被转化为电能，所述电能可用于向在所述轨道结构上向上行进的吊箱提供动力、向在其它轨道结构上或别处的吊箱提供动力。所述控制器设置为驱动每个吊箱的两个马达，以便消除齿条和小齿轮中的反冲效应。

此外，控制器包括紧急下降控制。马达的每个定子绕组通过接触器的常闭触头连接到各自的电容器上。一旦发生动力故障或其它紧急情况，电容器自动串联于相关的马达定子绕组，以形成共振电路。电容器选择为使得所述共振电路的共振频率为使得当所述马达被下落的吊箱转动时所述电路中产生的电流用于将吊箱的速度限制于希望的最大值(比如说0.5m/s)。

在替换的实施例中，吊箱被线性马达(而不是齿条和小齿轮系统)驱动。在该实施例中，由一系列定子部分15(定子部分15各包括单一缠绕的细长线圈)形成的线性马达定子取代齿条4而安装于轨道结构2上。定子15在所述轨道结构的整个长度上延伸。图7示出以三个部分形成的、所述定子的一小部分。每个部分约30cm长。

在每个吊箱8面向轨道结构2的侧部提供细长的永磁体组件16，该永磁体组件16包括具有U形横截面的多个间隔开的磁体，并在所述吊箱的侧部的大部分长度上延伸。用于一具体吊箱的磁体组件的实际长度被选择为提供足够的力来驱动该吊箱。当吊箱8安装在轨道组件上时，磁体组件16定位在马达定子15上方并在马达定子15的每侧向下延伸，形成可用于沿着轨道组件驱动吊箱的线性马达。

图8示出穿过包含轨道结构的电梯井的一半的水平横截面，示出了单个吊箱8。所述设置总的来说类似于图2所示，只是轨道上的齿条被线性马达定子15取代，并且吊箱上的驱动马达和小齿轮被磁体组件16取代。

可以以与以上关于所述齿条和小齿轮系统所述基本相同的方式来控制线性马达定子中的电流，其中，在实际中，线性马达被弯曲，以形成转动马达。通过控制定子中的电流可以使吊箱沿电梯井上下移动。定子绕组在不施加动力的缺省情况下可被连接到一个或多个电容器上，形成共振电路，以提供受控的紧急下降。

运输系统用于在建筑物的楼层之间运输乘客和/或货物。在轨道结构一侧在轨道上运行的吊箱8被沿着所述轨道向上驱动，在适当时停止，以允许通过门8a装载和/或卸载。当吊箱到达轨道结构的顶部并被完全支撑在轨道结构的上端部部分上时，使所述端部部分与吊箱一起相对于所述结构的中间部分转动180度。吊箱穿过所述电梯井的半圆形部分移动。转动后，支撑吊箱的轨道与轨道结构的与吊箱向上行进的侧相反的一侧的轨道对齐。吊箱现在沿着该轨道下降，再次在适当时停止，以装载和卸载，直到所述吊箱到达轨道结构的底端部部分。然后将该部分转动180度，从而允许吊箱进入轨道结构的相反侧。

这样，吊箱可围绕所述轨道结构移动(所述轨道结构就像一连续回路)，使用一个轨道用于向上移动，使用另一个轨道用于向下移动。这允许多于一个吊箱同时在上下轨道上行进。由于可以在同一电梯井中一个在另一个之上地容纳多个吊箱，所述系统的空间效率比常用的缆绳悬挂的升降机高得多。

现在参考图9，示出了运输系统的替换实施例，其各方面可以与关于图1至图8所述的系统结合。在该实施例中，建筑物提供有相连的竖直电梯井20和水平电梯井21，在这些电梯井中安装各自的竖直轨道结构和水平轨道结构22。所述竖直轨道结构类似于图1至图8中示出的实施例的竖直轨道结构，并在两个相反的面上支撑轨道。所述水平轨道结构在其顶面上支撑单个轨道。

所述竖直轨道结构包括中间部分和上端部部分。所述上端部部分相对于所述结构的中间部分的延伸部枢转地安装，以便能围绕基本水平的轴线枢转。所述端部部分安装在圆形框架23内，圆形框架23通过环形带25被电动马达24驱动，环形带25环绕所述框架和所述马达的心轴通行。这能通过将所述轨道的端部部分枢转180度，而使在所述轨道结构的一个轨道上运行的吊箱被转移至所述结构相反侧的轨道。其还通过将所述端部部分枢转90度而使吊箱能自所述竖直轨道被转移至所述水平轨道(反之亦然)。

通过该实施例将可以理解，支撑在所述端部部分上的吊箱的取向将随所述轨道的端部部分的枢转而改变。因此对于该实施例，每个吊箱均包括一主体，舱能转动地安装到所述主体上。所述舱转动以抵消所述轨道部分的转动，并从而保持直立，且地板基本水平。所述舱可被马达转动，或具有压重，使得所述舱自动校平(self-levelling)。因此该系统适用于与跟随倾斜轨迹的弯曲轨道或笔直轨道一起使用。

以上实施例是仅通过示例进行说明。可以有许多变化，而不违背如所附权利要求所限定的本申请的范围。

Claims (26)

1.一种运输系统，包括支撑至少两个基本平行的轨道的轨道结构，吊箱可沿每个所述轨道行进，所述轨道结构包括至少两个可转动地连接的部分，所述两个部分能相对彼此转动，从而使得一个部分的轨道可与另一个部分的任一轨道对齐，吊箱能从一个轨道转移至另一个轨道。

2.根据权利要求1所述的运输系统，其中所述两个基本平行的轨道分别支撑在所述轨道结构的相反侧上。

3.根据权利要求1或2所述的运输系统，其中所述轨道结构在基本竖直的方向上延伸。

4.根据权利要求3所述的运输系统，其中所述轨道结构包括上部部分、中间部分和下部部分，所述上部部分和所述下部部分可相对于所述中间部分转动。

5.根据前述权利要求中任一项所述的运输系统，其中所述两个部分被连接以围绕基本平行于所述轨道延伸的方向的轴线转动。

6.根据前述权利要求中任一项所述的运输系统，其中所述两个部分被连接以围绕基本垂直于所述轨道延伸的方向的轴线转动。

7.根据前述权利要求中任一项所述的运输系统，包括安装在所述轨道结构上的一个或多个吊箱。

8.根据权利要求7所述的运输系统，其中所述轨道结构包括齿条，并且所述或每个吊箱包括马达，所述马达设置为驱动与所述齿条啮合的小齿轮，以沿着所述轨道结构推动所述吊箱。

9.根据权利要求8所述的运输系统，其中所述小齿轮是包括杆的滚柱小齿轮，所述杆由塑料材料形成或涂覆有塑料材料。

10.根据权利要求8或9所述的运输系统，其中所述马达为被设置为直接驱动所述滚柱小齿轮的双侧弯曲的线性永磁体同步电动马达。

11.根据权利要求7所述的运输系统，其中所述轨道结构以及所述或每个吊箱包括线性马达的各部分，可操作所述线性马达以沿着所述轨道结构推动吊箱。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的运输系统，进一步包括用于控制所述马达的控制器，可操作所述控制器以选择性地将所述马达串联连接到一个或多个电容器上，使得所述马达形成共振电路的一部分，从而约束所述吊箱的移动。

13.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的运输系统的建筑物。

14.根据权利要求13所述的建筑物，其中所述运输系统在所述建筑物的楼层之间延伸。

15.一种操作根据权利要求1至12中任一项所述的运输系统的方法，包括以下步骤：

在所述轨道结构的一个部分的第一轨道上提供吊箱；

沿着所述轨道移动所述吊箱，直到所述吊箱转移到所述轨道结构的另一个部分上；以及

使所述轨道结构的所述两个部分相对于彼此转动，从而使得其上安装有所述吊箱的所述轨道变得与所述轨道结构的所述第一部分的第二轨道对齐，并使所述吊箱沿着所述轨道移动到所述第一部分的第二轨道上。

16.一种驱动设备，包括与齿条啮合的滚柱小齿轮，其中所述滚柱小齿轮的杆和所述齿条中的至少一个由塑料材料形成或涂覆有塑料材料。

17.根据权利要求15所述的驱动设备，其中所述齿条由金属形成，并且所述滚柱小齿轮的杆由塑料材料形成或涂覆有塑料材料。

18.根据权利要求16或17所述的驱动设备，其中所述塑料材料是纤维增强的。

19.根据权利要求15至17中任一项所述的驱动设备，其中所述塑料材料是PEEK或包括PEEK。

20.根据权利要求15至18中任一项所述的驱动设备，其中所述滚柱小齿轮的杆可自由转动。

21.根据权利要求15至19中任一项所述的驱动设备，其中所述滚柱小齿轮由双侧弯曲的线性同步永磁体电动马达直接驱动。

22.根据权利要求20所述的驱动设备，其中所述电动马达由三个弯曲的单相双侧永磁体同步线性电动马达形成。

23.根据权利要求21所述的驱动设备，其中每个弯曲线性马达包括两侧带有永磁体的单个绕组。

24.一种运输系统，包括：第一直立轨道结构，包括吊箱可在其上行进的一个或多个轨道；以及第二轨道结构，包括吊箱可在其上行进的至少一个轨道，所述第二轨道结构围绕水平轴线可转动地被支撑，并被设置为在处于直立取向时，第一结构的至少一个轨道与第一轨道结构的轨道对齐，从而使得吊箱可以沿着轨道从一个结构转移到另一个结构。

25.根据权利要求23所述的运输系统，进一步包括水平轨道结构，所述水平轨道结构具有吊箱可在其上运行的至少一个轨道，并被设置为使得在所述枢转地安装的轨道结构处于基本水平的取向时，所述水平轨道结构的至少一个轨道与所述枢转地安装的轨道结构的轨道对齐，从而使得吊箱可以沿着轨道从一个结构转移到另一个结构。

26.根据权利要求23或24所述的运输系统，其中所述直立轨道结构和所述枢转地安装的轨道结构各自包括：分别安装在所述结构的相反侧上的两个轨道，当所述枢转地安装的轨道结构处于直立配置中时，所述枢转地安装的结构的两个轨道分别与所述直立轨道结构的两个轨道对齐。

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