CN103332552A

CN103332552A - 电梯磁悬浮导向装置

Info

Publication number: CN103332552A
Application number: CN2013102092291A
Authority: CN
Inventors: 沈中伟; 张东
Original assignee: Shanghai GIE EM Co Ltd
Current assignee: Shanghai GIE EM Co Ltd
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2013-10-02

Abstract

本发明公开了电梯磁悬浮导向装置，其与导轨嵌合，并在两者之间产生永磁铁磁场和电磁磁场，使得轿厢悬浮于导轨上。通过在导轨和导向装置之间永磁铁磁场和电磁磁场的调整，使得轿厢悬浮于导轨上，从而消除了电梯晃动和摩擦噪音的根源，做到了真正的无损控制、降低了控制的难度，极大提高了电梯乘坐舒适感；另外，永磁铁的可调整设计，提高了永磁铁利用率。

Description

电梯磁悬浮导向装置

技术领域

本发明涉及一种电梯轿厢技术，具体涉及一种电梯轿厢或对重用磁浮导向装置。

背景技术

目前广泛使用的电梯轿厢是沿着垂直安装在升降道内的导轨上、下运行，由于轿厢框架组装时的扭曲、轿厢框架重心与吊挂点的不重合、轿厢内载荷的不均匀等原因，使得轿厢以吊挂点为旋转中心前后或左右方向倾斜。一般的，在轿厢上、下梁两端各配一组导向装置通常是导靴或滚动导轮嵌在导轨面上，起到为轿厢上、下运行导向作用并依靠其与导轨的支撑力保持轿厢的平衡。

由于轿厢的不平衡，通常作为导向装置的导靴或滚动导轮在一个或几个方向上是接触在导轨面上的，在轿厢上下运行时，导轨表面的划痕、扭曲及导轨接头的不平整会通过导向装置传到轿厢上，使得轿厢产生晃动和噪音。

为解决上述由于导向装置与导轨面接触而产生的轿厢运行晃动和噪音，已公布的很多文献、专利或产品利用电磁铁或电磁铁加永磁铁的方法来控制导向装置与导轨面产生间隙从而达到降低轿厢晃动与噪音的目的。但是，上述文献等资料介绍的磁体单元结构多为"E"字型，有三个磁极分别对应导轨三个方向的平面，这种结构，当系统要调整其中一个方向的间隙时，由于电磁回路强耦合效应，势必对另外两个方向产生不利的影响。增加了控制的难度和电力的损耗。

发明内容

本发明针对现有普通接触式导向装置产生振动和噪音的问题，以及“E”型磁悬浮导靴各方向控制互相干扰，损耗大的问题，而提供一种新型的电梯磁悬浮导向装置。本导向装置通过调整永磁铁与电磁铁产生的对导轨磁力，使得电梯轿厢与导轨不接触，达到电梯沿导轨平稳上下运行的效果，有效的解决现有导向装置所存在的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

电梯磁悬浮导向装置，所述导向装置与导轨嵌合，并在两者之间产生永磁铁磁场和电磁磁场，使得轿厢悬浮于导轨上。

在本发明的优选实例中，所述导向装置包括：

基座；

辅助导向轮，所述辅助导向轮固定在基座上，并与电梯导轨的三个方向上的导轨面对应间隙配合，且在电梯轿厢发生异常倾斜时，辅助导向轮与电梯导轨接触配合，进行辅助导向；

磁体单元外罩，所述磁体单元外罩固设在基座上；

磁体单元，所述磁体单元固设在磁体单元外罩中，并与电梯导轨的三个方向对应配合，在三个方向上产生永磁铁磁场和电磁磁场；

距离传感器，所述距离传感器固设在磁体单元外罩中，与磁体单元相配合，探测磁体单元与电梯导轨在三个方向上的间隙大小。

进一步的，所述磁体单元包括C形铁心、若干永磁铁块、若干铁心块以及电磁线圈，所述若干永磁铁块和若干铁心块可拆卸的安置在C形铁心中，所述电磁线圈安置在C形铁心，所述C形铁心的开口与电梯导轨上相应的导轨面相对，并与导轨形成一个单独的磁回路，从而在磁体单元与导轨之间产生电磁吸力，该电磁吸力的大小通过电磁线圈内的控制电流来调整。

再进一步的，所述永磁铁块和铁心块至少两个。

进一步的，所述磁体单元外罩由磁体单元外壳和外罩盖板组成。

本发明提供的电梯磁悬浮导向装置，通过在导轨和导向装置之间永磁铁磁场和电磁磁场的调整，使得轿厢悬浮于导轨上，从而消除了电梯晃动和摩擦噪音的根源，做到了真正的无损控制、降低了控制的难度，极大提高了电梯乘坐舒适感；另外，永磁铁的可调整设计，提高了永磁铁利用率。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为磁悬浮导向装置的结构示意图；

图1a为磁悬浮导向装置整体示意图；

图2为磁体单元的结构示意图；

图2a为磁体单元的整体示意图；

图3为磁悬浮导向装置在电梯中的安装位置示意图；

图4为图3中A部分俯视放大图；

图5为调整Y1、Y2向磁体单元中永磁铁块和铁心块的示意图；

图6为调整Y1、Y2向磁体单元中电磁线圈中电流大小、方向的示意图；

图7为Y1、Y2、X1三向磁体单元与导轨的永磁铁磁通量分布图。

其中符号说明：

100-电梯磁悬浮导向装置；101-基座；102-辅助导向轮；103-磁体单元外罩；104-磁体单元；105-距离传感器；101a-安置槽；103a-磁体单元外壳；103b-外罩盖；103c-安置槽；104a-Y1向磁体单元；104b-Y2向磁体单元；104c--X1向磁体单元；1041-支撑座；1042-铁心；1043-电磁线圈；1044-永磁铁块；1045-铁心块；1046-盖板；1047-固定螺栓；104a1-Y1向磁体单元上的永磁铁；104a2-Y1向磁体单元上的铁心块；104a3-Y1向磁体单元与导轨的间隙；104b1-Y2向磁体单元上的永磁铁；104b2-Y2向磁体单元上的铁心块；104b3-Y2向磁体单元与导轨的间隙；105a-Y1向距离传感器；105b-Y2向距离传感器；105c-X1向距离传感器；

200-电梯；201-电梯轿厢；202-轿厢上梁；203-轿厢下梁；

300-电梯导轨；301-底座；302-垂直部；y1、y2、x1-三个导轨面；Y1、Y2、X1-三个导轨方向。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，本发明提供的电梯磁悬浮导向装置100，主要包括基座101、辅助导向轮102、磁体单元外罩103、磁体单元104以及距离传感器105这五个部分。

其中，基座101，由金属材料制成的框架结构吗，用于将整个导向装置100固定在电梯轿厢200（如图3所示）上，并用于安装辅助导向轮102和连接磁体单元外罩103；同时该基座101上设置有安置槽101a，用于安装时，电梯导轨300的嵌合。

对于电梯导轨300，如图4所示，具体为一横截面为T型导轨，由底座301和垂直部302构成。垂直部302中三个面（两侧面和顶面）为导轨的三个导轨面y1、y2、x1，同时，这三个导轨面面向的方向为导轨三个方向，记为Y1、Y2以及X1，其中Y1、Y2表示垂直部302中两侧面面向的方向，X1为顶面面向的方向。

当电梯导轨300与基座101配合时，其上的垂直部302嵌入到基座101的安置槽101a中（如图4所示）。

辅助导向轮102，共三个，分别固定在基座101上，并布置在嵌入基座101中的电梯导轨的三个方向上，分别对应导轨的三个导轨面y1、y2、x1。正常状态下每个辅助导向轮102都与相对应的导轨面保持一定的间隙距离，该间隙距离小于磁体单元104与导轨面的间隙距离。即当磁体单元104起作用时，导向轮102与导轨不接触；当磁体单元故障等原因，轿厢异常倾斜时，辅助导向轮与相应的导轨面接触，起到辅助导向及防止磁体单元与导轨碰撞损坏的作用。

磁体单元外罩103，由非磁性材料制成，用以固定与保护安装在内部的磁体单元104、距离传感器105。磁体单元外罩103整体安置在基座101上，其由磁体单元外壳103a和与其配合的外罩盖板103b构成，并且磁体单元外壳103a和外罩盖板103b上设有容电梯导轨300嵌入的安置槽103c。

磁体单元104，共三个（记为磁体单元104a、104b以及104c），分别固设在磁体单元外罩中，正常状态下三个磁体单元104a、104b以及104c分别与嵌入磁体单元外罩103中的电梯导轨300的三个导轨面y1、y2以及x1对应，并保持一定的间隙距离，该间隙大于辅助导向轮102与与对应的导轨面之间的间隙，使得三个磁体单元104a、104b以及104c与电梯导轨在其三个方向Y1、Y2以及X1上分别对应配合，由此在三个方向Y1、Y2以及X1上产生永磁铁磁场和电磁磁场（如图7所示），从而在三个方向上对导轨都产生电磁吸力，通过调整三个方向上的永磁铁磁场和电磁磁场大小，使得三个方向上的电磁吸力达到平衡，使得该导向装置100与嵌入的导轨300不接触，处于悬浮的状态。

参见图2和图2a，本发明中的磁体单元104主要包括支撑座1041、铁心1042、电磁线圈1043、若干永磁铁块1044、若干铁心块1045、盖板1046以及固定螺栓1047。

支撑座1041用于支撑和固定安装磁体单元104，通过支撑座1041可将磁体单元104安置在磁体单元外罩103内。

铁心1042为“C”字形铁心，其安置在支撑座1041上，并且当支撑座1041安置在磁体单元外罩103内时，“C”字形铁心的开口与对应的导轨面相对；同时若干永磁铁块1044、若干铁心块1045分别可拆卸的安插在“C”字形铁心1041中，而电磁线圈1043安置在“C”字形铁心1041的中间部位。由此，当磁体单元104对应配合时，单元中的铁心1042与导轨形成一个单独的磁回路，从而在磁体单元104与导轨之间产生电磁吸力，这个吸力可以通过电磁线圈1043内的电流控制来调整大小。

磁体单元104中的盖板1046和固定螺栓1047用于将若干永磁铁块1044、若干铁心块1045固定在铁心1042中（如图2a所示）。

在本发明中，每个磁体单元104中永磁体1044及铁心块1045采用块状结构，并采用可拆卸方式，嵌在铁心里面。这样在安装使用时，便于依据具体电梯轿厢的倾斜程度，有选择地在铁心内部插入永磁铁或铁心块，以达到最佳的节能目的。每个磁体单元中可拆卸的永磁体和铁心块可采用2个或2个以上，具体的分布形式可根据实际需求而定。作为举例，在本发明采用2个永磁体1044和2个铁心块1045，在“C”字形铁心1041上部和下部分别安置一个永磁体和一个铁心块。

距离传感器105与磁体单元104相配合，同样为三个（为距离传感器105a、105b以及105c），相对于磁体单元104固定在磁体单元外罩103内部。这样三个距离传感器105a、105b以及105c同样分别对应于嵌入磁体单元外罩103中的电梯导轨300的三个方向Y1、Y2以及X1，用以探测每个磁体单元104与对应导轨的导轨面的间隙大小即轿厢的倾斜程度，并将侦测到的间隙大小信息反馈给系统控制器，系统控制器根据接受到的信息调整对应磁体单元104中电磁线圈1043的电流大小和方向，使得导向装置100中的三个磁体单元104之间达到相互平衡的状态。

参见图3，由此构成的电梯磁悬浮导向装置100可应用于垂直升降轿厢式电梯200中。使用时，采用四个电梯磁悬浮导向装置100，这四个电梯磁悬浮导向装置100分别固定在电梯轿厢201的上梁202、下梁203的两端，同时，电梯轿厢201通过固定在轿厢上、下梁两端的磁悬浮导向装置100嵌在电梯导轨300上。这四个电梯磁悬浮导向装置100与导轨300配合，分别在两者之间产生永磁铁磁场和电磁磁场，在电梯轿厢201的上下四个角处产生对应的悬浮力，从而使得轿厢悬浮于导轨上。

参见图4，由于磁悬浮装置100与导轨300之间具有一定的间隙，电梯轿厢201可通过钢丝绳的牵引，沿导轨300上下运行，从而消除了电梯晃动和摩擦噪音的根源，做到了真正的无损控制、降低了控制的难度，极大提高了电梯乘坐舒适感。

在具体安装时，当电梯磁悬浮导向装置100中基座101含辅助导向轮102随电梯轿厢201在升降道内安装完成后，如果距离传感器探测到的Y1向的间隙（即在导轨Y1方向上对应的磁体单元104a与对应导轨面y1之间的间隙）小于设计值（此时响应的Y2方向的间隙将大于设计值），则将Y1向的磁体单元104a中的永磁铁块取出与Y2向磁体单元104b中铁心块对换，依此类推将整个轿厢共四组磁悬浮导向装置作调整，使得空轿厢的倾斜在永磁铁的吸力作用下得到初步矫正。

当电梯正常运行时，由于轿厢内载荷变化等原因引起轿厢倾斜，这个倾斜量通过距离传感器反馈系统后，系统通过调整电磁线圈电流来矫正电磁力的大小，从而矫正轿厢的倾斜量，使得轿厢保持悬浮在导轨上的状态。

具体的调整说明如下：

首先对图5和6中的符号含义进行说明，图中“↑”表示永磁铁磁通的方向，“♂”表示电磁铁磁通的方向。图中“----”表示永磁磁通分布，“─┄─”电磁磁通分布。

参见图5，其为安装磁悬浮导向装置时，调整Y1、Y2向磁体单元中永磁铁块和铁心块的示意图。安装磁悬浮导向装置时，首先确认无载荷状态下空轿厢的倾斜状况，如果Y1向磁体单元104a与导轨300的间隙104a3偏小甚至没有，则将Y1向磁体单元104a上的永磁铁104a1取出后，与Y2向磁体单元104b上的铁心块104b2互换，这时候Y1向的永磁力变小，Y2向的永磁力变大，有助于轿厢倾斜的矫正；如果Y2向磁体单元104b与导轨300的间隙偏小甚至没有，则可将Y2向磁体单元104b上的永磁铁104b1取出后，与Y1向磁体单元104a上的铁心块104a2互换；又，也可以视轿厢的倾斜程度采用对换两组永磁铁和铁心的方式，或者取出永磁铁或铁心不放入的方式来矫正轿厢的原始倾斜程度。

参见图6，其为电梯运行时，调整Y1、Y2向磁体单元中电磁线圈中电流大小、方向的示意图。电梯正常运行时，如果由于轿厢内载荷不均匀变化等原因导致轿厢向Y2方向倾斜，即Y1向磁体单元104a与导轨300的间隙104a3逐渐变小，而Y2向磁体单元104b与导轨300之间的间隙104b3逐渐变大，且当通过距离传感器反馈105a和105b的间隙值超过设计的设定值时，控制系统通过控制Y1向和Y2向磁体单元电磁线圈中的电流方向和大小，使得在Y1向磁体单元的铁心内电磁铁的磁通方向与永磁铁磁通方向相反，在Y2向磁体单元的铁心内电磁铁的磁通方向与永磁铁磁通方向一致，此时相对而言Y1向的磁力变小，Y2向的磁力变大，使得整个导向装置即轿厢向Y1向偏移，在这个偏移过程中逐渐调整电流的大小直至磁力差与轿厢的不倾斜力达到平衡时，Y1向和Y2向的间隙维持在设计设定范围内。

位于电梯轿厢上的其他方位磁悬浮导向装置各对应方向上的轿厢倾斜矫正，导轨面与导向装置间隙维持和控制均可参照以上方式进行。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.电梯磁悬浮导向装置，其特征在于，所述导向装置与导轨嵌合，并在两者之间产生永磁铁磁场和电磁磁场，使得轿厢悬浮于导轨上。

2.根据权利要求1所述的电梯磁悬浮导向装置，其特征在于，所述导向装置包括：

基座；

磁体单元外罩，所述磁体单元外罩固设在基座上；

3.根据权利要求2所述的电梯磁悬浮导向装置，其特征在于，所述磁体单元包括C形铁心、若干永磁铁块、若干铁心块以及电磁线圈，所述若干永磁铁块和若干铁心块可拆卸的安置在C形铁心中，所述电磁线圈安置在C形铁心，所述C形铁心的开口与电梯导轨上相应的导轨面相对，并与导轨形成一个单独的磁回路，从而在磁体单元与导轨之间产生电磁吸力，该电磁吸力的大小通过电磁线圈内的控制电流来调整。

4.根据权利要求3所述的电梯磁悬浮导向装置，其特征在于，所述永磁铁块和铁心块至少两个。

5.根据权利要求2所述的电梯磁悬浮导向装置，其特征在于，所述磁体单元外罩由磁体单元外壳和外罩盖板组成。