CN104418258B

CN104418258B - 电梯的电磁制动装置

Info

Publication number: CN104418258B
Application number: CN201410381777.7A
Authority: CN
Inventors: 早川智久; 浅井大辅; 小野哲志; 伊藤清弥
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2034-08-05
Also published as: JP2015054741A; JP6125381B2; CN104418258A

Abstract

本发明提供电梯的电磁制动装置，根据该电磁制动装置的制动结构，在通过按压制动鼓的外周面对卷扬机进行制动的电磁制动装置中，能够在对电磁制动装置进行薄型化时提高吸引力，降低因制造产生的偏差，制造性优越。该电磁制动装置具有制动鼓(7)、固定铁心(8)、可动铁心(9)、位于固定铁心与可动铁心之间的线圈卷绕部(15)、及卷绕在该线圈卷绕部周围的线圈(10)，可动铁心和固定铁心具有彼此对向的凹部，在双方的凹部内收纳线圈卷绕部和线圈。制动鼓(7)的旋转轴和线圈的中心轴相互垂直设置，在固定铁心的凹部和可动铁心的凹部相对向的状态下，在线圈的中心轴方向的投影面中，在线圈与固定铁心以及线圈与可动铁心之间设置有非磁性体。

Description

电梯的电磁制动装置

技术领域

本发明涉及对电梯轿厢进行制动的电磁制动装置，尤其是涉及适合应用于无机械室电梯的薄型制动器。

背景技术

一般来说，用于使电梯轿厢进行升降的卷扬机和控制装置以及用于检测电梯轿厢的超速的调速器设置在位于建筑物上部的机械室内。然而，在升降行程短且电梯轿厢的升降速度比较慢的电梯中，不具备机械室的无机械室电梯也已经普及。

在无机械室电梯中，将原本设置在机械室内的卷扬机和控制装置等设备设置在升降通道内。由于升降通道内的空间有限，所以卷扬机的形状和设置方式多种多样。例如，可列举出在升降通道的最下部或者最上部将卷扬机设置成与电梯轿厢截面重叠的方式、或者将卷扬机设置成不与电梯轿厢截面重叠的方式。由于电梯轿厢与升降通道之间的间隙通常只有几百mm左右，所以为了将卷扬机设置在该间隙内，需要使用扁平形状的卷扬机(也就是所谓的薄型卷扬机)。

在上述薄型卷扬机中，广泛使用将制动垫按压在制动鼓上的直动式电磁制动装置。例如，在专利文献1中公开了一种在电梯的卷扬机中使用的电磁制动装置，其通过按压制动鼓的外周面来进行制动。此外，在专利文献2中公开了一种在电梯的卷扬机中使用的电磁制动装置，其通过按压制动鼓的内表面来进行制动。

另外，在专利文献3中公开了一种电磁体装置，其目的在于提高电磁力的输出。

专利文献1：国际公开WO11/004468号公报

专利文献2：日本国专利特开2002-284486号公报

专利文献3：日本国专利特开2001-237118号公报

图1是现有技术中的无机械室电梯的升降通道的截面图。薄型卷扬机3设置在电梯轿厢1与升降通道墙壁W之间的几百mm大小的间隙内，并且在薄型卷扬机3的横向侧部设置有平衡重2。上述薄型卷扬机通常设置在四周被电梯轿厢1、升降通道墙壁W和平衡重2包围的空间内。

通过使卷扬机3实现小型化，由此能够缩小升降通道的面积，能够提高设置在升降通道内的设备的布局的自由度，所以如何缩小薄型卷扬机在轴向上的尺寸以及在宽度方向上的尺寸是无机械室电梯中的一个重要课题。

在专利文献2中，作为缩小薄型卷扬机在宽度方向上的尺寸的措施，采用了按压制动鼓的内表面来进行制动的结构。在该结构中，通过将制动器设置在制动鼓的内侧，能够缩小卷扬机3的尺寸，但在对电磁制动装置进行维护和修理时，需要将电磁制动装置拆开，所以可能会导致维护时间增加。

图2是现有技术中的无机械室电梯的升降通道的示意图。如图2所示，在将卷扬机3设置在升降通道顶部的场合，维修人员在对卷扬机3进行维修时，必须站在电梯轿厢1的顶部上进行维修作业。

在沿着卷扬机3的垂直方向与制动鼓7相对向地设置电磁制动装置4时，由于卷扬机3靠近升降通道顶部设置，所以间隙小，在对设置在卷扬机下方的电磁制动装置4进行维护时，存在难以确保电磁制动装置4的作业空间，维护性不好的问题。另一方面，如果将电磁制动装置设置在与制动鼓的水平方向相对向的位置，则会导致卷扬机的宽度尺寸变大。

此外，在为了缩小宽度尺寸而将电磁制动装置薄型化时，会使得线圈小型化且磁阻增加，从而导致电磁吸引力下降。为此，在专利文献3中公开了一种提高电磁体吸引力的结构。可是，在专利文献3的方案中，由于在线圈中央的铁心与线圈之间设置有非磁性体，所以在进行小型化时，中央铁心的截面积因非磁性体的存在而相应变小，导致磁阻上升，吸引力下降。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而作出的，本发明的目的在于提供一种与电磁制动装置有关的制动结构，根据该制动结构，在通过按压制动鼓的外周面而对卷扬机进行制动的小型且具有高吸引力的电磁制动装置中，能够降低因制造而产生的性能偏差，能够提高制造性。

为了实现上述目的，本发明涉及的电梯的电磁制动装置具有制动鼓、不相对于制动鼓进行相对运动的固定铁心、相对于制动鼓进行相对运动的可动铁心、以及位于固定铁心与可动铁心之间的线圈，所述电梯的电磁制动装置的特征在于，所述可动铁心和所述固定铁心分别具有凹部，所述可动铁心的所述凹部和所述固定铁心的所述凹部位于彼此相对向的位置，所述线圈卷绕在由磁性体构成的线圈卷绕部的周围，所述线圈以卷绕在所述线圈卷绕部上的状态设置在所述可动铁心的所述凹部以及所述固定铁心的所述凹部内，制动鼓的旋转轴与线圈的中心轴垂直设置，在固定铁心的凹部和可动铁心的凹部相对向的状态下，在线圈的中心轴方向上，在线圈与固定铁心之间以及线圈与可动铁心之间设置有由非磁性体构成的线圈固定板。

发明效果

根据本发明，能够提供可降低因制造而产生的性能偏差且提高制造性的制动结构。

附图说明

图1是现有技术中的无机械室电梯的升降通道的截面图。

图2是现有技术中的无机械室电梯的升降通道的示意图。

图3是本发明的无机械室电梯的升降通道的立体图。

图4A是电磁制动装置的俯视图。

图4B是图4A的A-A线的截面图。

图5A是说明电磁制动装置的动作的截面图。

图5B是说明电磁制动装置的动作的截面图。

图6是表示本发明的第一实施例的电磁制动装置的截面图。

图7是表示本发明的第二实施例的电磁制动装置的分解立体图。

图8是表示本发明的第三实施例的电磁制动装置的分解立体图。

图9A是表示现有例的中心磁通φc和外磁极磁通φo的位置的示意图。

图9B是表示本发明的第一实施例的中心磁通φc和外磁极磁通φo的位置的示意图。

图9C是表示本发明的第二实施例的中心磁通φc和外磁极磁通φo的位置的示意图。

图10是表示现有例和本发明的实施例的磁场分析结果的说明图。

图11A是表示本发明的实施例的突起部的形状的仰视图。

图11B是图11A的B-B线的截面图。

图12是表示将本发明应用于薄型卷扬机的应用例的主视图。

图13是图12的侧视图。

图14是表示将本发明应用于薄型卷扬机的其他应用例的主视图。

符号说明

1…电梯轿厢

2…平衡重

3…卷扬机

4…电磁制动装置

5…吊索

6…绳轮

7…制动鼓

8…固定铁心

9…可动铁心

10…线圈

11a、11b…制动用弹簧

12a、12b…调整用螺栓

13…制动靴

14…制动垫

15…线圈卷绕部

18…凹部

20…固定构件

21…卷扬机基座

22、25、26…线圈固定板

23…突起部

24…线圈单元

27…磁性板

28…磁路

31…长边

32…短边

C…线圈中心轴

Lo…凹部长径

S_H…凹部短径

P…顶点

W…升降通道墙壁

具体实施方式

图3表示无机械室电梯的升降通道内的设备布置的一例。电梯轿厢1通过多根卷绕在卷扬机3的绳轮6上的吊索5进行升降动作。绳轮6与未图示的驱动装置直接连结，由驱动装置来驱动。制动鼓7与绳轮6直接连结，利用电磁制动装置4对制动鼓7进行制动，由此将电梯轿厢1保持在停止状态。2表示平衡重。

在对本发明进行说明之前，先对现有技术中的电磁制动装置的结构和动作进行说明。图4A是电磁制动装置的俯视图，图4B是图4A的A-A线的截面图。以下参照图4A和图4B对无励磁动作型制动装置的结构进行说明。

如图4A和图4B所示，电磁制动装置4具有由磁性体构成的固定铁心8及可动铁心9、线圈10、制动用弹簧11、具有调整用螺栓12a、12b的间隙调整机构、制动靴13以及制动垫14。制动用弹簧11在预先对自由长度进行了压缩的状态下进行安装。

图5A是说明电磁制动装置的动作的截面图，图5B是说明电磁制动装置的动作的截面图。

在图5A中示出了电磁制动装置4对卷扬机3进行制动时的状态。在制动状态下，制动用弹簧11进行制动时的按压力经由可动铁心9将制动垫14按压在制动鼓7上，由此对绳轮进行制动。

图5B表示不进行制动时的状态。在不进行制动时，通过对线圈10施加电流而使固定铁心8磁化。通过使固定铁心8磁化，可动铁心9被朝向固定铁心8侧吸引，使得制动垫14离开制动鼓7，由此来解除按压力。

如上所述，制动动作通过制动用弹簧11以机械方式进行，而制动力的解除以电气方式进行。由此，在因停电等而使得电源的供应停止的场合，也能够使电梯轿厢1停止，也就是能够实现失效安全(Fail-safe)。

第一实施例

图6是表示本发明的第一实施例的电磁制动装置的截面图。第一实施例的电磁制动装置的基本结构与现有技术中的无励磁动作型制动装置相同，但如图6所示，固定铁心8和可动铁心9的截面呈コ状，固定铁心8和可动铁心9各自具有凹部18和开口部，并且以各自的开口部相对向的方式设置。此外，线圈10设置在所述开口部内。C表示线圈的中心轴。由此，与现有的结构相比，能够降低从固定铁心8和可动铁心9的对向部泄漏的磁通。

与对比文献3相比，通过将线圈10直接卷绕在由磁性体构成的线圈卷绕部15上，由此能够降低磁阻。因此，与现有技术中的结构相比，能够提高向线圈10施加电压时产生的磁通。

作为将线圈10固定在线圈卷绕部15上的方法，可以列举出利用含浸或者自粘线并通过绝缘带对线圈10的周围进行固定的方法等。此外，作为将线圈卷绕部15固定在固定铁心8上的方法，例如可以列举出用螺栓等紧固构件17a、17b进行固定的方法，但也可以通过焊接或粘接将两者一体化。

将与线圈10在线圈中心轴方向上的投影形状相同形状的由非磁性体构成的线圈固定板22设置在线圈10与固定铁心8之间以及线圈10与可动铁心9之间。通过上述结构，能够在线圈10与固定铁心8之间以及线圈10与可动铁心9之间保持规定的间隙。

第二实施例

图7是表示本发明的第二实施例的电磁制动装置的分解立体图。第二实施例涉及线圈固定板的具体结构。线圈卷绕部15具有图4A所示的长圆形形状。

如图7所示，在线圈卷绕部15上设置突起部23，并且在线圈卷绕部15的上下设置具有与突起部23嵌合的凹部R且由非磁性体构成的线圈固定板26。

通过将线圈固定板26与线圈卷绕部15的突起部23嵌合来进行固定，由此在固定铁心8与线圈10之间以及可动铁心9与线圈10之间构成与线圈固定板26的厚度相当的非磁性体。在此，将凹部R设置在线圈固定板26上，并且将突起部23设置在线圈卷绕部15上，但也可以将突起部设置在线圈固定板26的内侧，并且将与突起部嵌合的凹部设置在线圈卷绕部15上。

通过将线圈卷绕在由线圈卷绕部15和线圈固定板26构成的线圈骨架上，由此能够构造成在线圈10的中心轴方向的两侧面设置有非磁性体的结构。

此外，作为第二实施例的应用例，如图8所示，将突起部23安装在磁性板27上，并且将线圈卷绕部15和突起部23分别单独构成，由此能够进一步方便线圈卷绕部15的制作。

(中心磁通φc和外磁极磁通φo的比较)

以下，通过对现有例、本发明的采用磁性体来构成线圈固定板的比较例以及本发明进行比较，来说明本发明的电磁制动装置的磁回路(Magnetic Circuit)。

图9A是表示现有例的中心磁通φc和外磁极磁通φo的位置的示意图，图9B是表示比较例的中心磁通φc和外磁极磁通φo的位置的示意图，图9C是表示本发明的中心磁通φc和外磁极磁通φo的位置的示意图。图9A至图9C所示的虚线箭头表示磁通的流向。此外，图10是表示现有例和本发明的实施例的磁场分析结果的说明图。

在中心磁通φc方面，与图9A的现有例相比，在采用图9B所示的比较例的通过增设由磁性体构成的线圈固定板25而将线圈卷绕部15形成为线圈骨架构造的结构时，能够使中心磁通φc增加23.6％。此外，在图9C的本发明中，中心磁通φc增加了29％。

以下对外磁极磁通φo相对于中心磁通φc的比例进行比较，在将中心磁通φc的方向设为正向时，在线圈固定板25仅由磁性体构成的比较例中，该比例为－5.2％，而在本发明的结构中，该比例为－1.7％，由此可知，在本发明中，在线圈10的中心产生的磁通φc得到了有效利用。

在如比较例所示那样仅由磁性体来构成线圈固定板25的场合，形成有如图9B的磁路(Magnetic Path)28所示的磁回路，由于在线圈中心产生的中心磁通φc除了作为外磁极磁通φo回流外，还通过磁路28的磁回路进行回流，所以在线圈10的中心产生的磁通φc无法得到有效利用。

在图10中，将现有结构的中心磁通φc设定为1。从分析的结果可知，在本发明的结构中，中心磁通大约提高了30％，并且外磁极磁通φo的降低率也得到了提高。

如上所述，在本发明中，通过有效利用中心磁通φc，电磁线圈的吸引力与现有例相比最终提高了大约20％。

如上所述，将制动鼓的旋转轴与线圈的中心轴垂直设置，在固定铁心与可动铁心以各自的凹部相对向的方式接触的状态下，在线圈的中心轴方向上，在线圈与固定铁心之间以及线圈与可动铁心之间设置由非磁性体构成的线圈固定板。由此，能够降低形成在电磁制动装置内的磁回路的磁阻，增加磁通，使磁通高效地流向有效磁极面，从而能够提高线圈吸引力，能够实现电梯的卷扬机中使用的电磁制动装置的薄型化。

第三实施例

另一方面，在将磁性体设置在线圈10的上表面的场合，如果在固定铁心8和可动铁心9的外磁极磁通φo的流入截面附近存在磁性体，则会形成磁回路，使得在线圈中心产生的磁通下降，导致无法有效利用在线圈中心产生的磁通。因此，对由磁性体构成的突起部23的适当的形状和位置进行了研究。在将突起部23设置在固定铁心8和可动铁心9的凹部内壁的附近时，中心磁通φc除了作为外磁极磁通φo回流外，还朝着突起部23回流。磁通具有在磁回路中容易流向磁阻低的部分的特性。磁阻R由下式表示。

R：磁阻[A/Wb]，μ：导磁率，l：磁路长度[m]，A：磁路截面积[m²]。

其中，突起部23的形状优选设置成截面积随着离开线圈10的中心轴而变小的形状。图11A是表示本发明的第三实施例的突起部的形状的仰视图，图11B是图11A的B-B线的截面图。

图11A是从线圈10的中心轴的投影面方向观察线圈固定板26所得到的图。突起部23大致呈四分之一圆形状，截面积随着离开线圈10的中心轴而变小。

在图11A中，31表示矩形的固定铁心8的长边，32表示矩形的固定铁心8的短边。此外，Lo表示设置在固定铁心8上的长圆形状的凹部18的凹部长径，S_H表示凹部短径。L1表示凹部18与长边31之间的长度(厚度)，L2表示凹部18与短边32之间的厚度。

在上述尺寸中，

L1＝(短边长度－S_H)/2……(2)

L2＝(长边长度－Lo)/2……(3)

L2＞L1……(4)

此时，P表示大致呈四分之一圆形状的突起部23的直线部与曲线部相交的顶点。通过将突起部23的直线部和顶点P设置在固定铁心8的厚度为L1的长边(图中的上下方向)或者具有矩形形状的固定铁心8的角部，由此能够减少从突起部23向长边31流出的磁通。这对于可动铁心9也同样。

如图11B所示，通过将突起部23的前端设置成月牙形截面，而将突起部23形成为截面积随着离开线圈10的中心而减小的形状。

此外，优选对线圈卷绕部15、线圈固定板22、线圈固定板26和磁性板27实施绝缘处理(未图示)。例如，在线圈接触面粘贴绝缘带等也是一种有效的方法(未图示)。

以下，参照图12至图14说明将本发明应用于薄型卷扬机时的结构。图12是表示将本发明应用于薄型卷扬机的应用例的主视图，图13是图12的侧视图，图14是表示将本发明应用于薄型卷扬机的其他应用例的主视图。

固定铁心8通过固定构件20(即图中的L字形构件)以及紧固构件17紧固并固定在卷扬机基座21上。此时，固定构件20优选由非磁性体构成。

Claims

1.一种电梯的电磁制动装置，具有制动鼓、不相对于制动鼓进行相对运动的固定铁心、相对于制动鼓进行相对运动的可动铁心、以及位于所述固定铁心与所述可动铁心之间的线圈，

所述电梯的电磁制动装置的特征在于，

所述可动铁心和所述固定铁心分别具有凹部，所述可动铁心的所述凹部和所述固定铁心的所述凹部位于彼此相对向的位置，

所述线圈直接卷绕在由磁性体构成的线圈卷绕部的周围，所述线圈以卷绕在所述线圈卷绕部上的状态设置在所述可动铁心的所述凹部以及所述固定铁心的所述凹部内，

所述制动鼓的旋转轴与所述线圈的中心轴垂直设置，在所述固定铁心的所述凹部和所述可动铁心的所述凹部相对向的状态下，在所述线圈的中心轴方向上，在所述线圈与所述固定铁心之间以及所述线圈与所述可动铁心之间设置有由非磁性体构成的线圈固定板。

2.如权利要求1所述的电梯的电磁制动装置，其特征在于，

在所述线圈固定板和所述线圈卷绕部中的任一方设置有用于将所述线圈固定板安装于所述线圈卷绕部的突起部。

3.如权利要求1或者2所述的电梯的电磁制动装置，其特征在于，

所述线圈固定板由树脂或者金属非磁性体构成。

4.如权利要求2所述的电梯的电磁制动装置，其特征在于，

在所述线圈卷绕部中，卷绕有所述线圈的卷绕部和所述突起部彼此分开构成。

5.如权利要求2所述的电梯的电磁制动装置，其特征在于，

所述可动铁心以及所述固定铁心在所述线圈的中心轴方向上的投影形状呈具有长边、短边以及角部的矩形，所述突起部中的至少一个突起部设置在所述可动铁心的角部和所述固定铁心的角部。

6.如权利要求2所述的电梯的电磁制动装置，其特征在于，

所述突起部的与所述线圈的中心轴平行的截面的截面积随着离开所述线圈的中心而减小。

7.如权利要求5所述的电梯的电磁制动装置，其特征在于，

所述突起部具有直线部、曲线部以及由两者的交点构成的顶点，从所述线圈的中心轴方向的投影面观察时，所述突起部的直线部以及所述顶点设置在所述固定铁心或者所述可动铁心的所述长边和所述短边中的、所述固定铁心和所述可动铁心的所述凹部与所述长边或者所述短边之间的厚度为最小的边上。