CN103434969B - 永磁节能制动器储能操作机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种永磁节能制动器储能操作机构，包括：储能轮（1）；储能电机（2），通过输出轮（2-2）与所述储能轮（1）传动连接；主动轮（3），与所述储能轮（1）同轴布置，并通过单向机构与储能轮（1）传动连接；从动轮（4），与所述主动轮（3）传动连接；弹性部件，其一端固定，另一端连接于所述储能轮（1）；以及锁止机构，在第一状态，其将所述储能轮（1）锁止于储能到位位置；在第二状态，其解除对所述储能轮（1）的锁止。该机构不仅节能效果显著，响应时间短，而且在停电等非正常情况下能够自动调整旋转永磁体的位置，使其处于制动状态，从而避免出现危险。
Description
技术领域
本发明涉及电梯设备技术领域，特别是电梯曳引机永磁节能制动器的操作机构。
背景技术
目前，电梯曳引机的制动器普遍采用电磁制动器，电梯不工作时制动器制动，依靠机械力的作用，使制动件（如制动瓦块）与制动轮摩擦而产生制动力矩，电梯运转时，依靠电磁力使制动器松闸。
电磁制动器在曳引机工作前是常闭式的，即两个抱闸臂被弹簧紧紧压靠在制动轮上，曳引机运转通电后，电磁线圈通电，利用磁力通过中心顶杆将抱闸打开。所以，在电梯运行过程中，电磁线圈必须一直通电使曳引轮保持自由状态，只有在电梯停止时，电磁线圈才断电，尤其是对于地铁、机场、超市、体育馆等大型场馆的自动扶梯来讲，由于曳引机长期处于运行状态，若电磁线圈长期通电，势必会消耗大量的电能，不仅会增加运行成本，而且不符合节能减排的环保要求。
其次，制动器必须长期通电曳引机才能正常运行，而电磁线圈回路一般都设有整流和抗干扰电容、导线接头等元件，这些元件一旦出现故障，或者因电源电压过高而导致电磁线圈过热甚至烧毁，以及其他不利因素，都会引起停机故障。
对此，本申请的发明人设计了一种永磁节能制动器。
请参考图1、图2、图3，图1为一种永磁节能制动器的结构示意图；图2为图1所示制动器处于制动位置时其磁力装置的磁场分布示意图；图3为图1所示制动器处于释放位置时其磁力装置的磁场分布示意图。
在第一工作状态，旋转永磁体1＇处于横向位置，在隔磁层2＇的作用下，其N极和S极之间的磁场上下对称分布，且位于上壳体3＇和下壳体4＇内部，也就是在壳体内部短接，在动铁芯5＇处并不存在磁场或仅存在弱磁场，不能吸合动铁芯5＇，制动瓦块6＇在弹簧力的作用下处于制动位置，抱紧曳引轮的制动轮7＇，曳引轮不能旋转，电梯停止运行。
在第二工作状态，旋转永磁体1＇顺时针转动90°处于竖向位置，在隔磁层2＇的作用下，其N极和S极之间的磁场左右对称分布，软磁壳体被磁化，磁场向外扩展至壳体外部，覆盖动铁芯5＇所在的区域，产生强大的磁力，吸合动铁芯5＇，带动推杆8＇做杠杆运动，推动制动瓦块6＇张开，与制动轮7＇完全脱开，曳引轮处于自由状态，能够在电机的驱动下旋转，电梯正常运行。
旋转永磁体1＇由旋转驱动机构将其保持在壳体的旋转腔内，并在旋转腔中从第一工作状态转动至第二工作状态，或者从第二工作状态转动至第一工作状态。
请参考图4，图4为一种旋转驱动机构的结构示意图。
该旋转驱动机构为电磁销杆，其销杆9＇在电磁铁10＇的带动下做伸缩运动（虚线为缩回状态），当电磁铁10＇得电时，销杆9＇处于伸出状态，当电磁铁10＇失电时，销杆9＇处于缩回状态，销杆9＇通过连杆机构11＇与旋转永磁体1＇转动连接，从而带动旋转永磁体1＇转动。
若销杆9＇伸出时，旋转永磁体1＇处于第二状态，则在电梯运行过程中，电磁铁10＇必须始终处于得点状态，需长期通电，能耗依然较高；若销杆伸9＇出时，旋转永磁体1处于第一状态，则在电梯处于停机状态时，电磁铁10＇必须始终处于得点状态，同样存在能耗较高的问题。
此外，曳引机要求制动器响应时间很短（标准为0.5秒），上述旋转驱动机构的响应速度有时很难满足这一使用要求。
为解决能耗大和响应速度慢的问题，可采用双稳态操作机构来驱动旋转永磁体，双稳态操作机构的特点是：具有两个稳定状态，在没有外来触发信号的作用下，始终处于原来的稳定状态，在外加输入触发信号作用下，能够从一个稳定状态转换到另一个稳定状态，转换后便处于自然状态，无需长时间通电，且响应速度快。
但是，根据双稳态操作机构的工作原理可知，其状态的转换必须要有触发信号，否则将始终处于某一特定状态。这样，在突然停电等情况下，旋转永磁体便不能自动返回到制动位置，电梯将处于非制动状态，若突然来电，极易造成危险。
同理，若采用电机通过传动机构直接驱动旋转永磁体，也存在这样的缺陷。
因此，如何设计一种节能、响应时间短而且在非正常情况下能够自动调整旋转永磁体位置的旋转驱动机构，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种永磁节能制动器储能操作机构。该机构不仅节能效果显著，响应时间短，而且在停电等非正常情况下能够自动调整旋转永磁体的位置，使其处于制动状态，从而避免出现危险。
为实现上述目的，本发明提供一种永磁节能制动器储能操作机构，包括：
储能轮；
储能电机，通过输出轮与所述储能轮传动连接；
主动轮，与所述储能轮同轴布置，并通过单向机构与储能轮传动连接；
从动轮，与所述主动轮传动连接；
弹性部件，其一端固定，另一端连接于所述储能轮；所述储能轮相对于主动轮单独旋转时向所述弹性部件储能；所述弹性部件释能时带动所述储能轮复位，同时由所述储能轮带动主动轮及从动轮旋转；
锁止机构，在第一状态，其将所述储能轮锁止于储能到位位置；在第二状态，其解除对所述储能轮的锁止。
优选地，进一步包括：
第一限位开关，为常开开关，由所述储能轮在所述弹性部件释能到位时触发；
第二限位开关，为常闭开关，由所述储能轮在所述弹性部件储能到位时触发；
第三限位开关，为常开开关，由所述锁止机构在第一状态时触发；所述锁止机构在得电时处于第一状态，在失电时处于第二状态；
在电路上，所述储能电机与第一限位开关、第二限位开关和第三限位开关串联后与锁止机构相并联；
所述锁止机构与控制开关串联；
还包括继电器，其线圈并联于所述储能电机，触点并联于所述第一限位开关。
优选地，所述锁止机构为电磁销杆，在得电状态，其销杆伸出至锁定储能轮的位置，并触发所述第三限位开关；在失电状态，其销杆缩回，解除对储能轮的锁定。
优选地，所述销杆设有单向锁止结构，其在所述储能轮的释能方向上单向锁止储能轮。
优选地，所述单向锁止结构包括挡止块，所述挡止块与所述销杆前端相铰接，并且与所述销杆在两者之间形成的开口处通过复位弹簧相连接，所述挡止块迎向所述储能轮的一侧为斜面。
优选地，所述储能轮设有卡入所述挡止块的缺口。
优选地，所述储能轮与主动轮之间的单向机构包括棘轮和棘爪，所述棘爪设于所述储能轮，所述棘轮设于所述主动轮。
优选地，所述储能电机的输出轴与其输出轮之间通过电磁离合器传动连接，所述电磁离合器在电路上并联于所述储能电机。
优选地，所述储能轮设有触发所述第一限位开关和第二限位开关的凸起部位。
优选地，所述弹性部件为弹簧、卷簧或压簧。
本发明由储能电机通过输出轮带动储能轮旋转，储能时，在单向机构的作用下，仅储能轮旋转对弹性部件进行储能，主动轮和从动轮并不旋转，储能到位后，储能轮由锁止机构锁定，需要转动制动器的旋转永磁体时，控制锁止机构解除对储能轮的锁定，弹性部件释能，带动储能轮复位，并在单向机构的作用下带动主动轮和从动轮一起旋转，进而由从动轮带动制动器的旋转永磁体转动至所需的位置，当弹性部件解能到位后，再控制储能电机重新带动储能轮旋转，进行下一轮储能，重复之前的步骤。
驱动旋转永磁体的动力从储能电机预先储存至弹性部件，在需要时进行释放即可，与电磁驱动装置相比，不需要长时间通电进行保持，节能效果十分显著，且弹性部件释能速度快，响应时间短，能够满足曳引机对制动器响应时间的要求。此外，通过电路设计，在停电等非正常情况下，锁止机构可自动解除对储能轮的锁定，从而调整旋转永磁体的位置，使其处于制动状态，避免出现危险。
在一种优选方案中，提供了一种由多个限位开关、继电器、储能电机、电动锁止机构及控制开关构成的控制电路，可实现自动储能、通过控制开关释能以及非正常情况下自动释能等功能，进一步提高了自动化程度和安全可靠性。
附图说明
图1为一种永磁节能制动器的结构示意图；
图2为图1所示制动器处于制动位置时其磁力装置的磁场分布示意图；
图3为图1所示制动器处于释放位置时其磁力装置的磁场分布示意图；
图4为一种旋转驱动机构的结构示意图；
图5为本发明所提供弹簧储能操作机构的结构示意图；
图6为图5的侧视图；
图7为图5中A部位的局部放大示意图；
图8为图5所示弹簧储能操作机构的电气原理图；
图9为与图5所示弹簧储能操作机构配套使用的永磁节能制动器的结构示意图。
图1至图4中：
旋转永磁体1＇ 隔磁层2＇ 上壳体3＇ 下壳体4＇ 动铁芯5＇ 制动瓦块6＇ 制动轮7＇ 推杆8＇ 销杆9＇ 电磁铁10＇ 连杆机构11＇
图5至图9中：
1.储能轮 1-1.凸起部位 2.储能电机 2-1.输出轴 2-2.输出轮 3.主动轮 4.从动轮 6.电磁离合器 7-1.棘轮 7-2.棘爪 8.储能弹簧9.电磁销杆 9-1.挡止块 9-2.复位弹簧 10.第一限位开关 11.第二限位开关 12.第三限位开关 13-1.线圈 13-2.触点 14.永磁体 15.开启”按钮 16.“停止”按钮
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图5、图6、图7，图5为本发明所提供弹簧储能操作机构的结构示意图；图6为图5的侧视图；图7为图5中A部位的局部放大示意图。
在一种具体实施方式中，本发明提供的永磁节能制动器弹簧储能操作机构，主要由储能轮1、储能电机2、主动轮3、从动轮4、弹性部件以及锁止机构等构成。
储能电机2通过输出轮2-2与储能轮1传动连接，储能电机2的输出轴2-1与输出轮2-2之间通过电磁离合器6传动连接。
主动轮3与储能轮1同轴布置，并通过单向机构与储能轮1传动连接，具体采用棘轮7-1和棘爪7-2，其中棘爪7-2设于储能轮1，棘轮7-1设于主动轮3。
从动轮4位于主动轮3两侧，与主动轮3相啮合。
弹性部件采用储能弹簧8，其一端固定，另一端连接于储能轮1，储能轮1相对于主动轮3单独旋转时向储能弹簧8储能，储能弹簧8释能时带动储能轮1复位，同时由储能轮1带动主动轮3及从动轮4旋转。
锁止机构采用电磁销杆9，在得电状态，其销杆伸出至锁定储能轮1的位置；在失电状态，其销杆缩回，解除对储能轮1的锁定。
销杆设有单向锁止结构，其在储能轮1的释能方向上单向锁止储能轮。具体地，单向锁止结构包括挡止块9-1，挡止块9-1与销杆前端相铰接，并且与销杆在两者之间形成的开口处通过复位弹簧9-2相连接，挡止块9-1迎向储能轮1的一侧为斜面。
请参考图8，图8为图5所示弹簧储能操作机构的电气原理图。
第一限位开关10为常开开关，由储能轮1在储能弹簧8释能到位时触发；第二限位开关11为常闭开关，由储能轮1在储能弹簧8储能到位时触发；第三限位开关12为常开开关，由电磁销杆9在第一状态时触发。
在电路上，储能电机2与第一限位开关10、第二限位开关11和第三限位开关12串联后与电磁销杆9相并联，电磁销杆9与控制开关串联，控制开关为两个，一个为“开启”按钮，一个为“停止”按钮，继电器的线圈13-1并联于储能电机2、触点13-2并联于第一限位开关10，电磁离合器6也并联于储能电机2。
储能轮1设有触发第一限位开关10和第二限位开关11的凸起部位1-1，并在凸起部1-1位上开设有卡入挡止块的缺口。
请参考图9，图9为与图5所示弹簧储能操作机构配套使用的永磁节能制动器的结构示意图。
工作时，储能电机2带动储能轮1逆时针运转，储能电机2经过减速的输出轴2-1与电磁离合器6一端相连，电磁离合器6的另一端与输出轮2-2相连，电磁离合器6只有储能电机2转动时才得电吸合，带动储能轮1一起旋转，而释能时释能轮1的转动因为电磁离合器6失电不会带动储能电机2一起旋转。这可以将储能电机2到输出轴2-1之间加几级减速器，增加输出轮2-2上的力矩，缩小电机功率和体积，又不会增加储能轮1释能时的阻力。
储能轮1空套在主动轮3的转轴上，其同时拉动储能弹簧8（也可以设计成卷簧或压簧），此时电磁销杆9得电，伸出销杆待命，第一限位开关10、第二限位开关11和第三限位开关12均闭合，接通储能电机2的回路，使储能电机2得电转动，当销杆插入储能轮1的缺口时，储能轮1被销杆定位，同时第二限位开关11也被压开，储能电机2失电停转，储能结束。
需要转动永磁体14时，也就是转动主动轮3时，按下“开启”按钮15，电磁销杆9失电，销杆缩回，储能轮1在储能弹簧8的拉动下顺时针快速转动，固定在储能轮1上的棘爪7-2抵住与主动轮同轴的棘轮7-1也跟着储能轮1转动，主动轮3带动两边的从动轮4转动，从动轮4与永磁节能制动器的两个永磁体14连为一体的，从而带动永磁体14一起快速转动。
储能弹簧8释能到第一限位开关10时，压合该限位开关，再次接通储能电机2的回路，储能电机2又开始转动储能，重复上面的过程，储能待命。
按“停止”按钮16，也就是再转动主动轮3，带动两个永磁体14再转动90度，上述过程被重复：电磁销杆9失电，销杆缩回，储能轮1在储能弹簧8的拉动下顺时针快速转动，固定在储能轮1上的棘爪7-2抵住与主动轮同轴的棘轮7-1也跟着储能轮1转动，主动轮3带动两边的从动轮4转动，从动轮4与两个永磁体14连为一体，从而带动永磁体14一起快速转动。
储能弹簧8释能到第一限位开关10时，压合该限位开关，又接通储能电机2回路，储能电机2又开始转动储能，重复上面的过程，储能待命。
在曳引机运转过程中，如果遇上突然停电，检测电压有无的电磁销杆9失电，销杆缩回，储能轮1在储能弹簧8的拉动下顺时针快速转动，主动轮3带动两边的从动轮4转动，储能弹簧8的能量迅速使永磁体14转动到曳引机刹车位置，完全解决了正常和非正常情况下的制动要求。
可以想到，根据永磁节能制动器的不同，储能轮1从储能到位位置运行至释能到位位置的行程所对应的从动轮4的旋转角度可以为90°或180°。
当然，上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，采用其他形式的锁止机构等等，由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
以上对本发明所提供的永磁节能制动器储能操作机构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种永磁节能制动器储能操作机构，其特征在于，包括：
储能轮(1)；
储能电机(2)，通过输出轮(2-2)与所述储能轮(1)传动连接；
主动轮(3)，与所述储能轮(1)同轴布置，并通过单向机构与储能轮(1)传动连接；
从动轮(4)，与所述主动轮(3)传动连接；
弹性部件，其一端固定，另一端连接于所述储能轮(1)；所述储能轮(1)相对于主动轮(3)单独旋转时向所述弹性部件储能；所述弹性部件释能时带动所述储能轮(1)复位，同时由所述储能轮(1)带动主动轮(3)及从动轮(4)旋转；
锁止机构，在第一状态，其将所述储能轮(1)锁止于储能到位位置；在第二状态，其解除对所述储能轮(1)的锁止；
进一步包括：
第一限位开关(10)，为常开开关，由所述储能轮(1)在所述弹性部件释能到位时触发；
第二限位开关(11)，为常闭开关，由所述储能轮(1)在所述弹性部件储能到位时触发；
第三限位开关(12)，为常开开关，由所述锁止机构在第一状态时触发；所述锁止机构在得电时处于第一状态，在失电时处于第二状态；
在电路上，所述储能电机(2)与第一限位开关(10)、第二限位开关(11)和第三限位开关(12)串联后与锁止机构相并联；
所述锁止机构与控制开关串联；
还包括继电器，其线圈(13-1)并联于所述储能电机(2)，触点(13-2)并联于所述第一限位开关(10)。
2.根据权利要求1所述的永磁节能制动器储能操作机构，其特征在于，所述锁止机构为电磁销杆(9)，在得电状态，其销杆伸出至锁定储能轮(1)的位置，并触发所述第三限位开关(12)；在失电状态，其销杆缩回，解除对储能轮(1)的锁定。
3.根据权利要求2所述的永磁节能制动器储能操作机构，其特征在于，所述销杆设有单向锁止结构，其在所述储能轮(1)的释能方向上单向锁止储能轮(1)。
4.根据权利要求3所述的永磁节能制动器储能操作机构，其特征在于，所述单向锁止结构包括挡止块(9-1)，所述挡止块(9-1)与所述销杆前端相铰接，并且与所述销杆在两者之间形成的开口处通过复位弹簧(9-2)相连接，所述挡止块(9-1)迎向所述储能轮(1)的一侧为斜面。
5.根据权利要求4所述的永磁节能制动器储能操作机构，其特征在于，所述储能轮(1)设有卡入所述挡止块(9-1)的缺口。
6.根据权利要求1至5任一项所述的永磁节能制动器储能操作机构，其特征在于，所述储能轮(1)与主动轮(3)之间的单向机构包括棘轮(7-1)和棘爪(7-2)，所述棘爪(7-2)设于所述储能轮(1)，所述棘轮(7-1)设于所述主动轮(3)。
7.根据权利要求1至5任一项所述的永磁节能制动器储能操作机构，其特征在于，所述储能电机(2)的输出轴(2-1)与其输出轮(2-2)之间通过电磁离合器(6)传动连接，所述电磁离合器(6)在电路上并联于所述储能电机(2)。
8.根据权利要求1至5任一项所述的永磁节能制动器储能操作机构，其特征在于，所述储能轮(1)设有触发所述第一限位开关(10)和第二限位开关(11)的凸起部位。
9.根据权利要求1至5任一项所述的永磁节能制动器储能操作机构，其特征在于，所述弹性部件为弹簧。
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2013
- 2013-09-06 CN CN201310404514.9A patent/CN103434969B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
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