CN105324323B - 具有与轿厢速度成比例的绕组的自推进电梯系统 - Google Patents

具有与轿厢速度成比例的绕组的自推进电梯系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电梯系统，其包括：井道；用于在所述井道中行进的电梯轿厢；安装至所述电梯轿厢的永磁体；以及安装在所述井道中的主绕组，所述主绕组具有第一区段和第二区段，所述第一区段具有第一线匝数，所述第二区段具有第二线匝数，其中所述第一线匝数小于所述第二线匝数。

Description

具有与轿厢速度成比例的绕组的自推进电梯系统
技术领域
本文公开的主题大体上涉及电梯系统的领域，并且更具体地说，涉及一种具有与轿厢速度成比例的绕组的自推进电梯系统。
背景技术
在某些应用(例如，高层建筑物)中，自推进电梯系统(也称为无缆电梯系统)是有用的，在所述应用中，有缆系统的缆线的质量是禁止的，和/或在单个井道内需要多个电梯轿厢。
发明内容
根据一个示例性实施方案，一种电梯系统包括：井道；用于在所述井道中行进的电梯轿厢；安装至所述电梯轿厢的永磁体；以及安装在所述井道中的主绕组，所述主绕组具有第一区段和第二区段，所述第一区段具有第一线匝数，所述第二区段具有第二线匝数，其中所述第一线匝数小于所述第二线匝数。
根据另一个示例性实施方案，一种电梯系统包括：井道；用于在所述井道中行进的电梯轿厢；安装至所述电梯轿厢的永磁体；以及安装在所述井道中的主绕组，所述主绕组具有多个区段；其中每个区段中的线圈电流与相应区段中的电梯轿厢速度成比例，并且每个区段中的线匝数与相应区段中的电梯轿厢速度成反比。
根据另一个示例性实施方案，一种用于在自推进电梯系统中确立主绕组的方法包括：确定其中电梯轿厢以第一速度行进的所述绕组的第一区段；将第一线匝数和第一线圈电流分配给所述第一区段；确定其中电梯轿厢以第二速度行进的所述绕组的第二区段，所述第二速度低于所述第一速度；以及将第二线匝数和第二线圈电流分配给所述第二区段，其中所述第二线匝数大于所述第一线匝数，并且所述第一线圈电流大于所述第二线圈电流。
根据另一个示例性实施方案，一种推进系统包括：行进部件；安装至所述行进部件的永磁体；以及用于向所述行进部件施加力的主绕组，所述主绕组具有多个区段；其中每个区段中的线圈电流与相应区段中的行进部件速度成比例，并且每个区段中的线匝数与相应区段中的行进部件速度成反比。
根据另一个示例性实施例，一种推进系统包括：具有包括至少第一区段和第二区段的多个区段的固定导轨，所述第一区段具有包括第一多个线匝的第一绕组，所述第二区段具有包括第二多个线匝的第二绕组，并且其中所述第一多个线匝包括比所述第二多个线匝更少的线匝；被配置成沿所述固定导轨移动的可移动部分，所述可移动部分包括多个永磁体；用于向所述第一绕组提供第一电流的电源；以及用于向所述第二绕组提供第二电流的第二电源；其中所述第一电流和所述第一多个线匝中的线匝数的乘积基本上等于所述第二电流和所述第二多个线匝中的线匝数的乘积。
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示出一个示例性实施方案中的自推进电梯轿厢；
图2示出一个示例性实施方案中的主绕组的区段；并且
图3是为主绕组的区段分配线圈电流和线匝数的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出具有自推进电梯轿厢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沿一个或多个导轨16行进，所述导轨16沿井道14的长度延伸。电梯系统10采用具有主绕组18的线性发动机，所述主绕组18可沿导轨16设置或被定位与导轨16分开。主绕组18可设置在电梯轿厢12的一个或多个侧面上。主绕组18用作永磁体同步发动机的定子绕组，以便将运动赋予电梯轿厢12。主绕组18可被布置成3相，如在线性发动机领域中已知的，或其他多相布置，如，通过非限制性实例的方式，4、6、9或12相布置。永磁体19可直接或间接地安装至轿厢12，以用作永磁体线性同步机器的次级移动部分。
控制器20向主绕组18提供驱动信号，以将运动赋予电梯轿厢12。可以使用通用微处理器来实施控制器20，所述通用微处理器执行存储在存储介质上的计算机程序以进行本文中所描述的操作。或者，可以在硬件(例如，DSP、ASIC、FPGA)或硬件/软件的组合中实施控制器20。控制器20也可为电梯控制系统的一部分。控制器20可包括电力电子器件(例如，反相器或驱动)以便给主绕组18供电。
主绕组18由线圈构成，其可布置成多个相(例如，3相)。主绕组18可分成多个区段，其中至少一些区段具有不同的线匝数和不同的线圈电流。主绕组18的每个区段中的安培-匝数优选为基本上相同的。然而，线匝数和线圈电流可基于轿厢12的期望速度从一个区段到下一个区段变化。以这种方式，主绕组18的期望低轿厢速度的位置处的区段将使用较低的电流。使用较低的电流减少所使用的电力电子器件的花费。
图2示出自推进电梯系统，其中电梯轿厢12由包括主绕组18和位于(或功能性地连接到)电梯轿厢12上的永磁体19的线性机器推进。主绕组18的线圈中的线匝数取决于轿厢12在每个区段中的期望速度。在图2的实例中，主绕组18的每个区段对应于一个楼层。应理解，主绕组18可分组成其他区段。例如，3个楼层可对应于主绕组的一个区段。在替代性实施方案中，少于一个楼层可对应于主绕组的一个区段。
期望的轿厢速度可基于某些假设。在一个示例性实施方案中，假设轿厢12从停留在第一楼层开始，楼层高度等于3米，主绕组18的每个区段等于3米，最大轿厢加速度A等于1m/s2，并且最大轿厢速度V等于10m/s。根据这些假设，瞬时轿厢速度v(t)＝At，瞬时轿厢室竖直位置z(t)＝0.5A(t)2，并且轿厢速度作为竖直位置的函数v(z)＝(2zA)∧(1/2)。作为竖直位置的函数的轿厢速度用于计算轿厢在其沿井道14上升的途中经过线圈时将达到的最大速度。
轿厢12在每个线圈区段处的最大速度用于确立每个区段中的线圈的线匝数和线圈电流，以便控制给线圈区段供电的电力电子器件的尺寸。图2示出主绕组18的多个区段的线圈反电动势、线圈电流和线匝数。值N定义为推进轿厢最高至最大速度(V＝10m/s)的区段的每个线圈的线匝数。如图2所示，预期轿厢12以最大速度行进经过主绕组18的区段1(例如，楼层17)。对于其中轿厢将不以最大速度行进的主绕组18的区段(例如，区段2-n)，主绕组18的线圈的线匝数增加，这用于增加反电动势以及减小所使用的线圈电流。线圈电流与每个线圈的线匝数成反比。安培-匝数(例如，线圈电流乘以线匝数)从一个区段到下一个区段是基本上恒定的。
图2示出井道14的底部楼层。应当理解，井道14的其他区段可经历减小的轿厢速度，并且类似地具有如图2所示的具有增加的线匝数和减小的线圈电流的主绕组区段。例如，轿厢速度在井道14的顶部通常是减小的。另外，沿井道14的中间转移站也可经历减小的轿厢速度。因此，具有增加的线匝数和减小的线圈电流的主绕组区段不限于井道14的底部部分。
图3为用于确立主绕组的线圈的线匝数和主绕组的每个区段的线圈电流的方法的流程图。该方法在300处开始，其中确定轿厢以最大速度行进的主绕组的第一区段。如图2所示，例如，楼层17为轿厢以第一、最大速度行进的主绕组的第一区段。在302处，确定用于主绕组的第一区段的线匝数和线圈电流。在304处，确定轿厢以小于第一、最大速度的第二速度行进的主绕组的第二区段。在306处，确定用于主绕组的第二区段的线匝数和线圈电流。用于第二区段的线匝数大于用于第一区段的线匝数。用于第二区段的线圈电流小于用于第一区段的线圈电流。
在一个示例性实施方案中，作为期望的轿厢速度的函数选择线圈电流。例如，如果期望的轿厢速度为最大轿厢速度的65％，那么线圈电流为在最大轿厢速度处使用的电流I的0.65倍。线匝数为在最大轿厢速度处使用的线匝N的1.54倍。线圈电流与期望的轿厢速度成比例，并且线匝数与期望的轿厢速度和线圈电流成反比。
以上描述的示例性实施方案涉及自推进电梯系统。应当理解，实施方案可应用于电梯系统领域之外的推进系统，如通道、火车、传送装置等。在所述系统中，主绕组向配有永磁体的行进部件提供力。
实施方案提供若干优点。由于在主绕组的某些区段中使用的线圈电流是减小的，电力电子部件(如具有较低的反相器电流额定值的反相器)可用于这些区段，这导致更低的成本。另外，由于电力电子器件服务于主绕组的某些区段，所以电力电子器件将接近其额定功率操作，从而导致更高的效率。
本文中所使用的术语仅仅是为了描述具体实施方案，并且不意图限制本发明。虽然出于说明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，本领域普通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，尽管已经描述了本发明的各种实施方案，应理解本发明的方面可仅包括所描述的实施方案中的一些，并且尽管结合一个示例性实施方案进行描述，本发明的各种方面可用于或适用于与其他实施方案一起使用，即使未明确说明。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 (16)

1.一种电梯系统，其包括：
井道；
用于在所述井道中行进的电梯轿厢；
安装至所述电梯轿厢的永磁体；以及
安装在所述井道中的主绕组，所述主绕组具有第一区段和第二区段，所述第一区段具有第一线匝数，所述第二区段具有第二线匝数，其中所述第一线匝数小于所述第二线匝数，
所述第一区段由第一线圈电流驱动，并且所述第二区段由第二线圈电流驱动，所述第一线圈电流大于所述第二线圈电流。
2.如权利要求1所述的电梯系统，其中：
所述电梯轿厢以第一速度在所述第一区段中行进并且所述电梯轿厢以第二速度在所述第二区段中行进，所述第一速度大于所述第二速度。
3.如权利要求1所述的电梯系统，其中：
所述第一线匝数乘以所述第一线圈电流基本上等于所述第二线匝数乘以所述第二线圈电流。
4.如权利要求1所述的电梯系统，其中：
所述第一区段对应于所述井道的一个楼层。
5.如权利要求1所述的电梯系统，其中：
所述第一区段对应于所述井道的多个楼层。
6.如权利要求1所述的电梯系统，其中：
所述第一区段对应于所述井道的少于一个楼层。
7. 如权利要求1所述的电梯系统，其还包括：
向所述第一区段提供第一线圈电流的第一电力电子器件；以及
向所述第二区段提供第二线圈电流的第二电力电子器件。
8.如权利要求7所述的电梯系统，其中：
所述第二电力电子器件具有比所述第一电力电子器件更低的电流额定值。
9.一种电梯系统，其包括：
井道；
用于在所述井道中行进的电梯轿厢；
安装至所述电梯轿厢的永磁体；以及
安装在所述井道中的主绕组，所述主绕组具有多个区段；
其中每个区段中的线圈电流与相应区段中的电梯轿厢速度成比例，并且每个区段中的线匝数与所述相应区段中的电梯轿厢速度成反比。
10.如权利要求9所述的电梯系统，其中：
每个区段的所述线匝数乘以所述线圈电流是基本上相等的。
11.一种用于在自推进电梯系统中确立主绕组的方法，所述方法包括：
确定其中所述电梯轿厢以第一速度行进的所述主绕组的第一区段；
将第一线匝数和第一线圈电流分配给所述第一区段；
确定其中所述电梯轿厢以第二速度行进的所述主绕组的第二区段，所述第二速度低于所述第一速度；以及
将第二线匝数和第二线圈电流分配给所述第二区段，其中所述第二线匝数大于所述第一线匝数，并且所述第一线圈电流大于所述第二线圈电流。
12.一种推进系统，其包括：
行进部件；
安装至所述行进部件的永磁体；以及
用于向所述行进部件施加力的主绕组，所述主绕组具有多个区段；
其中每个区段中的线圈电流与相应区段中的行进部件速度成比例，并且每个区段中的线匝数与所述相应区段中的行进部件速度成反比。
13.一种推进系统，其包括：
具有包括至少第一区段和第二区段的多个区段的固定导轨，
所述第一区段具有包括第一多个线匝的第一绕组，
所述第二区段具有包括第二多个线匝的第二绕组，并且
其中所述第一多个线匝包括比所述第二多个线匝更少的线匝；
被配置成沿所述固定导轨移动的可移动部分，所述可移动部分包括多个永磁体；
用于向所述第一绕组提供第一电流的电源；以及
用于向所述第二绕组提供第二电流的第二电源；
其中所述第一电流和所述第一多个线匝中的线匝数的乘积基本上等于所述第二电流和所述第二多个线匝中的线匝数的乘积。
14.如权利要求13所述的推进系统，其中：
所述可移动部分以第一速度在所述第一区段中行进，并且所述可移动部分以第二速度在所述第二区段中行进，所述第一速度大于所述第二速度。
15.如权利要求14所述的推进系统，其中：
所述第一电流大于所述第二电流。
16.如权利要求13所述的推进系统，其中：
所述第二电源具有比所述电源更低的电流额定值。
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