CN105189326A

CN105189326A - 用于自行式电梯的线性马达定子铁芯

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Publication number: CN105189326A
Application number: CN201380076346.3A
Authority: CN
Inventors: Z.皮奇; C.杰里茨卡; R.沃切乔夫斯基; J.米科拉杰维奇; P.苏卡; W.塞拉格; P.卢卡塞维奇
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2033-05-06
Also published as: EP2994408A4; CN105189326B; WO2014182272A1; EP2994408A1; HK1219086A1; US20160083226A1

Abstract

一种电梯系统包括井道；在所述井道中行进的电梯轿厢；永磁体，其安装至所述电梯轿厢与所述井道中的一个；以及定子，其安装至所述电梯轿厢与所述井道中的另一个，所述定子包括绕组，所述绕组与所述永磁体共同作用以控制所述井道中的所述电梯轿厢的运动，所述定子具有支撑所述绕组的定子铁芯，所述定子铁芯是不导电的。

Description

用于自行式电梯的线性马达定子铁芯

发明领域

本文所公开的主题总体上涉及电梯领域，且更具体来说，涉及用于自行式电梯的线性马达定子铁芯。

背景

自行式电梯系统，也称为无绳电梯系统，在用于捆扎系统的绳索的质量过高和/或在单个井道中需要多个电梯轿厢的某些应用(例如，高层建筑)中是有用的。

概述

根据示例性实施方案，电梯系统包括井道；在井道中行进的电梯轿厢；永磁体，其安装至电梯轿厢与井道中的一个；以及定子，其安装至电梯轿厢与井道中的另一个，定子包括绕组，绕组与永磁体共同作用以控制井道中电梯轿厢的运动，定子具有支撑绕组的定子铁芯，该定子铁芯是不导电的。

根据另一示例性实施方案，用于电梯系统的推进系统包括固定部分，其被配置来固定至井道壁；以及移动部分，其被配置来固定至电梯吊舱；其中固定部分与移动部分中的一个包括永磁体，并且固定部分与移动部分中的另一个包括绕组；并且其中永磁体和绕组被配置来共同作用，以控制移动部分相对于固定部分的运动。

本发明的实施方案的其他方面、特征和技术将从以下结合附图进行的描述变得更加显而易见。

附图说明

现参考附图，其中相同元件在图中编号相同：

图1描绘示例性实施方案中的自行式电梯系统；

图2描绘示例性实施方案中的永磁体；

图3和图4描绘示例性实施方案中的定子和永磁体；

图5和图6描绘另一示例性实施方案中的定子和永磁体；以及

图7和图8描绘另一示例性实施方案中的定子和永磁体。

详述

图1描绘具有示例性实施方案中的自行式电梯轿厢12的电梯系统10。电梯系统10包括在井道14中行进的电梯轿厢12。电梯轿厢12由沿井道14的长度延伸的一个或多个引导轨道16引导。电梯系统10采用具有定子18的线性马达，定子包括多个相绕组。定子18可安装至导轨16，并入导轨16，或远离导轨16定位。定子18充当永磁体同步线性马达的一个部分以向电梯轿厢12传递运动。永磁体19安装至轿厢12以提供永磁体同步线性马达的第二部分。定子18的绕组可被布置成三相，如电动马达技术中已知的。两个定子18可定位在井道14中，以与安装至电梯轿厢12的永磁体19共同作用。永磁体19可定位在电梯轿厢12的两个侧面上，如图1所示。替代实施方案可使用单个定子18—永磁体19配置，或多个定子18—永磁体19配置。

控制器20向一个或多个定子18提供驱动信号，以控制电梯轿厢12的运动。可以使用执行存储在存储介质上的计算机程序来执行本文所描述的操作的通用微处理器来实现控制器20。或者，可以在硬件(例如，ASIC、FPGA)或硬件/软件的组合中实现控制器20。控制器20也可为电梯控制系统的部分。控制器20可包括电源电路(例如，逆变器或驱动器)以向一个或多个定子18供电。

图2描绘示例性实施方案中的永磁体19。永磁体19安装至永磁体支撑件30。本文参考图3至图8描述各种示例性永磁体支撑件。图2描绘永磁体19的磁极的取向。如图2所示，磁极沿轿厢12的行进方向在北、南、北、南等等交替。

图3为示例性实施方案中的定子100和永磁体支撑件200的透视图。定子100包括围绕定子铁芯104形成的多个绕组102。绕组102可被布置成多个相(例如，如图所示的三相、六相、九相、两相等等)。可使用电导体(例如，电线，磁带)诸如铜或铝来形成绕组102。对绕组102使用铝(例如，电线或磁带)减少了定子102的质量，且减少了安装成本。定子100安装至定子支撑件106，该定子支撑件可为固定至井道14的内壁的金属构件。定子支撑件106还可充当导轨16。

定子铁芯104是不导电的。在示例性实施方案中，定子铁芯104可由具有所需形状的不导电构件构成。例如，塑料、中空构件可用于定子铁芯104。至少部分中空的定子铁芯104可用来穿过井道14布线电线、电缆等等。塑料构件可填充有可固化材料(例如，混凝土)，以改善其强度。本文所描述的其他实施方案包括不导电的铁磁性定子铁芯。

图4描绘具有围绕定子100定位的永磁体19的永磁体支撑件200。一个或多个永磁体支撑件200可安装至电梯轿厢12。永磁体支撑件200可由铁磁性材料(例如，钢)制成。为了减少重量，永磁体支撑件200可由铝(或不同的轻质材料)制成。在这种实施方案中，永磁体19可被布置成除图2所示的配置以外的配置(例如，海尔贝克(Halbach)阵列模型)。

永磁体支撑件200被布置成三角形，其具有第一壁202、第二壁204和第三壁206。永磁体19安装在第一壁202、第二壁204和第三壁206的内表面上。在替代实施方案中，永磁体19被嵌入永磁体支撑件200中。永磁体19被定位成与定子100的面相邻且平行。第二壁204和第三壁206各自具有接合第一壁202的第一末端。第二壁204和第三壁206随着远离第一壁202朝彼此逐渐缩小。第二壁204和第三壁206各自具有远端的第二末端，以使得第二壁204的第二末端与第三壁206之间的距离小于第二壁204的第一末端与第三壁206之间的距离。第二壁204和第三壁206可为平面的或非平面的(例如具有弯曲，如图4所示)。

图5为示例性实施方案中的定子110和永磁体支撑件210的透视图。定子110包括围绕定子铁芯114形成的多个绕组112。绕组112可被布置成多个相(例如，三相)。可使用电导体(例如，电线，磁带)诸如铜或铝来形成绕组112。对绕组112使用铝(例如，电线或磁带)减少了定子112的质量，且减少了安装成本。定子110安装至定子支撑件116，该定子支撑件可为固定至井道14的内壁的金属构件。定子支撑件116还可充当导轨16。

定子铁芯114是不导电的。在示例性实施方案中，定子铁芯114可由具有所需形状的不导电构件构成。例如，塑料、中空构件可用于定子铁芯114。至少部分中空的定子铁芯114可用来穿过井道14布线电线、电缆等等。塑料构件可填充有可固化材料(例如，混凝土)，以改善其强度。本文所描述的其他实施方案包括不导电的铁磁性定子铁芯。

图6描绘具有围绕定子110定位的永磁体19的永磁体支撑件210。一个或多个永磁体支撑件210可安装至电梯轿厢12。永磁体支撑件210可由铁磁性材料(例如，钢)制成。为了减少重量，永磁体支撑件210可由铝(或不同的轻质材料)制成。在这种实施方案中，永磁体19可被布置成除图2所示的配置以外的配置(例如，海尔贝克阵列模型)。

永磁体支撑件210被布置成U形，其具有第一壁212、第二壁214和第三壁216。永磁体19安装在第一壁212、第二壁214和第三壁216的内表面上。在替代实施方案中，永磁体19被嵌入永磁体支撑件210中。永磁体19被定位成与定子110的面相邻且平行。第二壁214和第三壁216各自具有接合第一壁212的第一末端。第二壁214和第三壁216垂直于第一壁212。第一壁212长于第二壁214和第三壁216两者。

图7为示例性实施方案中的定子120和永磁体支撑件220的透视图。定子120包括围绕定子铁芯124形成的多个绕组122。绕组122可被布置成多个相(例如，三相)。可使用电导体(例如，电线，磁带)诸如铜或铝来形成绕组122。对绕组122使用铝(例如，电线或磁带)减少了定子122的质量，且减少了安装成本。定子120安装至定子支撑件126，该定子支撑件可为固定至井道14的内壁的金属构件。定子支撑件126还可充当导轨16。

定子铁芯124是不导电的。在示例性实施方案中，定子铁芯124可由具有所需形状的不导电构件构成。例如，塑料、中空构件可用于定子铁芯124。至少部分中空的定子铁芯124可用来穿过井道14布线电线、电缆等等。塑料构件可填充有可固化材料(例如，混凝土)，以改善其强度。本文所描述的其他实施方案包括不导电的铁磁性定子铁芯。

图8描绘具有围绕定子120定位的永磁体19的永磁体支撑件220。一个或多个永磁体支撑件220可安装至电梯轿厢12。永磁体支撑件220可由铁磁性材料(例如，钢)制成。为了减少重量，永磁体支撑件220可由铝(或不同的轻质材料)制成。在这种实施方案中，永磁体19可被布置成除图2所示的配置以外的配置(例如，海尔贝克阵列模型)。

永磁体支撑件220被布置成双I形，其具有第一壁222、第二壁224和第三壁226。永磁体19安装在第二壁224和第三壁226的内表面上。在替代实施方案中，永磁体19被嵌入永磁体支撑件220中。永磁体19被定位成与定子120的面相邻且平行。第二壁224和第三壁226各自具有接合第一壁222的第一末端。第二壁224和第三壁226垂直于第一壁222。第一壁22短于第二壁224和第三壁226两者。

在以上所描述的实施方案中，定子是固定的且安装在井道14中，而永磁体安装至电梯轿厢12。线性马达还可设计有安装至电梯轿厢12的定子，以及沿井道14安装的永磁体。

图1描绘轿厢12的两个侧面上的定子18和永磁体19。在示例性实施方案中，永磁体19沿穿过轿厢12的重心突出的轴位于轿厢12的侧面。以这种方法定位永磁体19，减少了可造成剧烈振动和机械不稳定性的作用于轿厢12的侧向力。在其他实施方案中，永磁体19安装至轿厢12的单个侧面或角落。在这种实施方案中，主动受控制的引导系统可用来补偿轿厢12上的扭力。

值得注意的是，定子铁芯104、114和124是无齿的，意味定子不依靠磁极或具有形成在其上的绕组的其他延伸部。相反，定子铁芯104、114和124具有连续的、平面的表面。无齿结构提供了马达对非磁性间隙(即，固定定子和安装在电梯轿厢上的移动永磁体之间的机械空隙)的尺寸性能的低依赖性。这允许线性马达被设计有处于长固定定子和安装至移动轿厢的永磁体之间的舒适空隙。此外，定子的无齿结构消除了存在于典型线性马达结构中的任何齿槽力。调制线性马达的齿槽力是电梯系统中振动和噪音的常见来源。

另外的实施方案采用不导电且为铁磁性的定子铁芯。利用不导电的，铁磁性材料的定子铁芯提供沿井道减小尺寸的线性马达。在一个实施方案中，定子铁芯由铁磁性粉末的烧结软磁性成分(例如，SomaloyTM)制成。在另一实施方案中，定子铁芯由可固化材料(例如，树脂)和软铁磁性粉末的混合物制成。在另一实施方案中，定子铁芯由可固化材料(例如，聚合物和/或混凝土)与铁磁性材料(例如，铁磁性粉末和/或铁磁性金属)的混合物制成。在另一实施方案中，定子铁芯由层压钢板制成。

本发明的实施方案提供了很多益处。当与可能的其他解决方案相比时，本文所描述的实施方案提供具有减少尺寸的线性马达。较小的尺寸提供电磁活性材料的较低质量、控制成本和井道中的空间利用。简化了制造定子铁芯。定子铁芯的大元件可采用以下方式制造：(1)使用烧结法(2)通过混合的铁磁性材料与环氧树脂的注射成型或(3)通过定子模块与混合的塑料/混凝土/铁磁性粉末的局部密封。使用不导电的、铁磁性定子铁芯增加了马达空气间隙中的磁场，这导致激发电流的减少和较低的传导损失。此外，不导电的、铁磁性定子铁芯消除了定子铁芯中的涡流，这进一步减少了功率损失和定子铁芯中产生的热量，当与层压钢心相比时。

本文中所使用的术语仅仅是为了描述特定实施方案，并且不意图限制本发明。虽然出于例示和描述的目的已经给出了对本发明的描述，但并不意图为详尽的或被限于所公开形式的发明。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员将明白未在此进行描述的许多修改、变化、改变、置换或等效布置。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施方案，但应当理解，本发明的方面可仅包括所描述实施方案中的一些。因此，本发明不应被视为受前文描述限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims

1.一种电梯系统，其包括：

井道；

在所述井道中行进的电梯轿厢；

永磁体，其安装至所述电梯轿厢与所述井道中的一个；以及

定子，其安装至所述电梯轿厢与所述井道中的另一个，所述定子包括绕组，所述绕组与所述永磁体共同作用以控制所述井道中的所述电梯轿厢的运动，所述定子具有支撑所述绕组的定子铁芯，所述定子铁芯是不导电的。

2.如权利要求1所述的电梯系统，其中：

所述永磁体支撑在永磁体支撑件上。

3.如权利要求2所述的电梯系统，其中：

所述永磁体安装在所述永磁体支撑件的内表面上。

4.如权利要求2所述的电梯系统，其中：

所述永磁体被嵌入所述永磁体支撑件中。

5.如权利要求2所述的电梯系统，其中：

所述永磁体支撑件具有第一壁、第二壁和第三壁，所述第二壁和第三壁接合至所述第一壁，所述第二壁和第三壁朝彼此逐渐缩小。

6.如权利要求2所述的电梯系统，其中：

所述永磁体支撑件具有第一壁、第二壁和第三壁，所述第二壁和第三壁接合至所述第一壁，所述第二壁和第三壁垂直于所述第一壁。

7.如权利要求1所述的电梯系统，其中：

所述永磁体被定位成与所述绕组的外表面相邻且平行。

8.如权利要求1所述的电梯系统，其中：

所述定子铁芯是至少部分中空的。

9.如权利要求1所述的电梯系统，其中：

所述定子铁芯包括固化材料。

10.如权利要求9所述的电梯系统，其中：

所述固化材料为混凝土。

11.如权利要求1所述的电梯系统，还包括：

所述定子铁芯中的铁磁性材料。

12.如权利要求11所述的电梯系统，其中：

所述定子铁芯由铁磁性粉末的烧结磁性成分制成。

13.如权利要求11所述的电梯系统，其中：

所述定子铁芯由可固化材料和铁磁性粉末的混合物制成。

14.如权利要求11所述的电梯系统，其中：

所述定子铁芯由可固化材料和铁磁性金属的混合物制成。

15.如权利要求1所述的电梯系统，其中：

所述定子铁芯是无齿的。

16.一种用于电梯系统的推进系统，所述推进系统包括：

固定部分，其被配置来固定井道壁；以及

移动部分，其被配置来固定至电梯吊舱；

其中所述固定部分与所述移动部分中的一个包括永磁体，并且所述固定部分与所述移动部分中的另一个包括绕组；并且

其中所述永磁体和所述绕组被配置来共同作用，以控制所述移动部分相对于所述固定部分的运动。

17.如权利要求16所述的推进系统，其中所述固定部分与所述移动部分中的一个的所述绕组包括围绕不导电内芯形成的绕组。

18.如权利要求17所述的推进系统，其中所述不导电内芯具有梯形截面。

19.如权利要求17所述的推进系统，其中所述不导电内芯包括铁磁性材料。

20.如权利要求17所述的推进系统，其中所述不导电内芯包括被配置来接纳电缆的多个通道。