CN105621193A - 高性能电磁增力安全制动器及直驱电梯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高性能电磁增力安全制动器及直驱电梯。利用直线电机本身的永磁法向力和电磁提升力作为制动驱动力，还可将制动弹簧与永磁一起配合使用、施加制动力，通过小行程往复移动复合级与动磁级相互耦合面积，来控制大数倍的制动力逐渐增大或减小，实现制动器闭合和打开，解决了现有安全制动器“开闭两响”噪声振动大、体积大、自重大问题及该抱闸未抱闸等安全隐患问题。本发明结构简单、成本低、体积小、质量轻、制动能力超强、安全可靠、冲击小、噪声低、维护方便、耗电低、寿命长，可取消直驱电梯制动器专用驱动装置，简化了制动器结构，使提升系统更加紧凑。本发明可应用于电梯、提升机、抽油机、起重、仓储、交通运输等多个领域。

Description

高性能电磁增力安全制动器及直驱电梯

技术领域

本发明属于机电领域，具体涉及高性能电磁增力安全制动器及直驱电梯。

背景技术

制动器是具有使运动部件或运动机械减速、停止或保持停止状态等功能的重要装置。俗称刹车、闸。制动器因现代工业机械的发展而出现多种结构型式，其中摩擦式制动器如钳盘式制动器、电磁式制动器、浮动式制动器等的应用最为广泛。在特种设备领域应用最多的是具有失电保护功能的安全型制动器。

现有安全型制动器主要存在体积、自重、噪声等大问题，特别是“开闭两响”、噪声振动问题突出：一、制动器抱闸时因制动弹簧释放巨大能量，与制动轨或制动盘碰撞产生很大响声和振动；二、制动器（断电）松闸时需要克服制动弹簧巨大能量，造成电磁铁体积很大，电磁铁闭合时动、定衔铁碰撞产生很大响声及振动；对于安全型液压式制动器还存在油箱体积大，漏油、维护难等问题，对于安全型电磁式制动器还存在电磁铁通电瞬间大电流对电网冲击大、动衔铁闭合之后一直耗电等问题。传统有绳电梯的缠绕滚筒、驱动电机和制动器一般安装在建筑物上方远离乘客的机房内，上述问题可能还不足以引起人们重视。

但对于无配重的直线电机驱动的直驱电梯，轿厢靠直线电机动子与定子相互作用产生的电磁力直接驱动，在运行方式上可采用动初级的短初级/长次级，或者动次级的短次级/长初级两种直线电机布置方式，初级、次级两者中带主绕组和通电的部分称为初级，不带主绕组的部分称为次级，两者中的运动部分称为动子，固定不动的部分称为定子，定子固定在井道一侧，动子固定在轿厢或轿厢架或动子梁上，当直线电机初级通电形成行波磁场，从而产生向上的提升力，带动轿厢运动，制动器随动安装在动子梁或轿厢架或轿厢上，上述问题特别是制动器“开闭两响”噪声振动问题和体积大、自重大问题就变得尤为突出，而且因没有提升缆绳，可能存在提升力不够或失去等意外情况，而系统不能及时发出抱闸指令或制动器接收不到抱闸指令，不能及时抱闸造成重大安全隐患问题，对制动器的实时控制和安全可靠性要求更加苛刻，成为直驱电梯核心关键技术问题，在不能有效解决之前，难以实现工程化应用。

本发明公开了高性能电磁增力安全制动器及直驱电梯。利用直线电机本身的永磁法向力和电磁提升力作为制动驱动力，同时还可以将制动弹簧与永磁一起配合使用、施加或解除制动力进行“双力（混合）制动”，通过小行程往复移动复合级与动磁级或动子相互耦合面积，来控制大数倍的制动力逐渐增大或减小，实现制动器的闭合和打开，具有制动平稳、可靠、降噪、减震等显著优点，解决了现有安全制动器“开闭两响”噪声大、体积大、自重大问题，及该抱闸未抱闸、漏报闸等严重安全隐患问题。本发明结构简单、成本低、制动能力超强、安全可靠、体积小、质量轻、冲击小、噪声低、维护方便、耗电低、寿命长，可取消直驱电梯制动器专用驱动装置，大大简化了制动器结构，使提升系统更加紧凑。本发明可应用于制动器、电梯、矿井提升机、油田抽油机、立体仓储、起重升降机、交通运输系统等多个领域。

发明内容

本发明要解决的技术问题是最大限度解决现有安全型制动器“开闭两响”噪声振动大问题和体积大、自重大问题及该抱闸不抱闸、漏报闸制动器本身“不具自保”功能等安全隐患问题。

本发明的技术方案是以下述方法实现的：

高性能电磁增力安全制动器，包括摩擦制动机构（9）和与摩擦制动机构（9）连接的制动驱动机构，所述制动驱动机构包括复合级（13）和动磁级（12），所述复合级（13）为第一磁体（2）或由至少一组第一磁体（2）和第一铁心（1）依次排列而成，所述动磁级（12）为第二磁体（4）或由至少一组的第二磁体（4）和第二铁心（3）依次排列而成，动磁级（12）和复合级（13）间隙配合，复合级（13）和动磁级（12）中的一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个与外驱动装置（91）连接。

进一步，所述制动驱动机构为两个，分别设置在摩擦制动机构（9）两侧，一侧制动驱动机构的复合级（13）或动磁级中的一个与另一侧制动驱动机构的复合级（13）或动磁级（12）中的一个同与摩擦制动机构（9）相连。

进一步，制动驱动机构包括架体（18），所述架体（18）上设置有浮动限位导向副（10）和滑动限位导向副（16），动磁级（12）和复合级（13）中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由外驱动装置推动或拉动；

或制动驱动机构包括回形梁（201），所述回形梁（201）上集中设置有浮动滑动导向副（92），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动磁级（12）设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个与回形梁（201）相连并由外驱动装置推动或拉动。

进一步，所述浮动限位导向副（10）包括设置在架体（18）上的浮动导向轨、设置在浮动导向轨端部的浮动限位块和套在浮动导向轨上的复位弹簧，所述滑动限位导向副（16）包括设置在架体上的滑动导向轨、设置在滑动导向轨端部的滑动限位块和套在滑动导向轨上的缓冲弹簧；

所述浮动滑动导向副（92）包括滑动限位槽（200）和浮动限位槽（202），在滑动限位槽（200）内设置滑动复位弹簧（203），在浮动限位槽（202）内设置浮动复位弹簧（204）和浮动导向轨（205），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动磁级（12）通过浮动复位弹簧（204）和浮动导向轨（205）与回形梁（201）配合设置。

进一步，所述外驱动装置为电磁铁、电动执行器、液力执行器、电液执行器、驱动电机。

直线电机高性能电磁增力安全制动器，包括设置在固定基础上的定子（11），摩擦制动机构（9），设置在动子梁（61）上的动子（60），定子（11）由至少一组定子单元组成，动子（60）由至少一组动子单元组成，动子（60）与定子（11）配合设置构成直线电机，其特征在于，复合级（13）设置在与直线电机定子（11）配合的动子（60）的一侧，所述动子单元为磁体或由至少一组磁体和铁心依次排列而成，所述复合级（13）为第一磁体（2）或由至少一组第一磁体（2）和第一铁心（1）依次排列而成，复合级（13）与动子（60）中的至少一个动子单元间隙配合，复合级（13）和与其间隙配合的动子单元中的一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连；

或直线电机为双边直线电机，两个动子中各有至少一个动子单元两者间隙配合设置，其中一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连。

进一步，动子梁（61）上设置有浮动限位导向副（10）和滑动限位导向副（16），复合级（13）和与复合级（13）间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由至少一组动子单元推动或拉动；或双边直线电机中两个间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由至少一组动子单元推动或拉动；

或动子梁上设置回形梁（201），所述回形梁（201）上集中设置有浮动滑动导向副（92），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动子单元设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连，另一个与回形梁（201）相连并由至少一组动子单元推动或拉动；或双边直线电机中两个间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连，另一个与回形梁（201）或动子梁（61）相连并由至少一组动子单元推动或拉动；

高性能电磁增力安全制动直驱电梯，包括沿井道布置的固定基础，动子梁（61），轿厢，设置在动子梁（61）上的动子（60），摩擦制动机构（9），设置在固定基础上的定子（11）和导轨，动子（60）由至少一组动子单元组成，定子（11）由至少一组定子单元组成，动子（60）与定子（11）配合设置构成直线电机，其特征在于，所述动子单元为磁体或由至少一组磁体和铁心依次排列而成，在动子（60）的一侧设置有复合级（13），所述复合级（13）为第一磁体（2）或由至少一组第一磁体（2）和第一铁心（1）依次排列而成，复合级（13）与动子（60）中的至少一个动子单元间隙配合，两者中的一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连；

或直线电机为双边直线电机，两个动子中各有至少一个动子单元两者间隙配合设置，其中一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连。

进一步，动子梁（61）上设置有浮动限位导向副（10）、滑动限位导向副（16）和限位梁（20），所述限位梁（20）上设置有缓冲弹簧（21），复合级（13）和与复合级（13）间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由至少一组动子单元推动或拉动；或双边直线电机中两个间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由至少一组动子单元推动或拉动；

或动子梁（61）上设置有回形梁（201），所述回形梁（201）上集中设置有浮动滑动导向副（92），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动磁级（12）设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个与回形梁（201）相连并由至少一组动子单元推动或拉动；或双边直线电机中两个间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连，另一个与回形梁（201）或动子梁（61）相连并由至少一组动子单元推动或拉动。

进一步，所述浮动滑动导向副（92）包括滑动限位槽（200）和浮动限位槽（202），在滑动限位槽（200）内设置滑动复位弹簧（203），在浮动限位槽（202）内设置浮动复位弹簧（204）和浮动导向轨（205），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动子单元通过浮动复位弹簧（204）和浮动导向轨（205）与回形梁（201）配合设置，回形梁（201）与动子梁（61）或轿厢架或轿厢相连。

与现有技术相比，本发明提供一种结构简单、成本低、制动能力超强、安全可靠、冲击小、噪声低、维护方便、耗电低、体积小、质量轻、寿命长，利用直线电机本身的永磁法向力（也可永磁力与制动弹簧一起使用）和电磁提升力作为制动驱动力的安全制动器及直驱电梯，取消了直驱电梯中制动器专用驱动装置，可无需专用制动器驱动电源、制动器驱动器及控制器，简化了制动器结构，使提升系统更加紧凑，节约成本，降低能耗。同时，通过小行程往复移动复合级与动磁级或动子相互耦合面积，控制数值上大数倍的法向力的逐渐增大或减小，来实现制动器的闭合和打开，具有制动平稳、可靠、降噪、减震等显著优点，解决了现有安全制动器“开闭两响”噪声振动大、体积大、自重大问题及制动器该抱闸但未及时接收到抱闸指令不抱闸、漏报闸等严重安全隐患问题。本发明可应用于制动器、建筑电梯、矿井提升机、油田抽油机、立体仓储、起重升降机及其它交通运输系统等多个领域。

附图说明

图1~8为本发明的原理图。

图9~16为本发明高性能电磁增力安全制动器的结构示意图。

图17~40为本发明直线电机高性能电磁增力安全制动器或直驱电梯的结构示意图。

附图中：1第一铁芯，2第一磁体，3第二铁心，4第二磁体，5绕组，6次级，7初级，8导轨，9摩擦制动机构，10浮动限位导向副，11定子，12动磁级，13复合级，16滑动限位导向副，18架体，20限位梁，21缓冲弹簧，60动子，61动子梁，70球形滚珠，71制动连接臂，91外驱动装置，92浮动滑动导向副，100轿厢，150外驱连接件，200滑动限位槽，201回形梁，202浮动限位槽，203滑动复位弹簧，204浮动复位弹簧，205浮动导向轨。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步作出阐述。

如图1、图2所示为上、下两组磁体的最小结构基本原理图，两磁体间隙配合设置，当两磁体相互完全耦合时，两者之间产生的法向磁吸力（两磁体极性相反时）或法向排斥力（两磁体极性相同时）最大，当纵向移动其中一组磁体使两者逐渐减少或增加耦合面积，则两者之间法向磁力逐渐减小或增加，此过程中，由法向最大磁吸力位置向法向最大排斥力位置纵向移动过程中将同时受到试图阻碍移动的磁阻力的作用，反之，在反向回位过程中将受到帮助复位的磁回复力的作用。通过较小力移动其中一个来控制相互耦合面积，就可以控制数值上大数倍的法向磁吸力或法向排斥力。两者之间的间隙与磁吸力或排斥力呈正反馈关系，间隙越小，磁力越大；反之，间隙越大，磁力越小。图2为上、下两组磁体与定子间隙配合的基本原理图，定子至少由一组开槽或不开槽的铁心组成，上、下两组磁体极性相反且完全耦合时两者之间的法向磁吸力最大时，第二磁体对定子的耦合磁场越小，反之，上、下两组磁体极性相同且完全耦合时两者之间的法向排斥力最大时，第二磁体对定子的耦合磁场越大。

如图3~图8所示，动磁级至少由一组第二磁体与第二铁心依次排列而成，复合级至少由一组第一磁体与第一铁心依次排列而成，两者间隙配合，动磁级与复合级也可位于一个定子的一侧或位于两个定子之间，相互之间间隙配合的基本原理图。图中，动磁级与复合级中任意相邻磁体或铁心的中心距相等为t，当第一磁体与第二磁体的中心线重合时，若第一、第二磁体的极性相同，动磁级与复合级之间产生磁排斥力为最大，若极性相反，两者之间产生磁吸力为最大，通过往复移动其中动磁级与复合级中的一个t/2~t距离使磁力逐渐变为最大或最小，此过程中，也会受到图1类似的磁回复力与磁阻力的作用，当由开路至短路状态移动为磁回复力（帮助移动），当由短路至开路状态移动为磁阻力（阻碍移动），本质上看是磁路本身总是试图回归上、下磁体完全耦合且极性相反的最大磁吸力状态。图5和图8所示中，动磁级与复合级为永磁直线开关磁链电机的初级，若其运动也称之为动子，定子为永磁直线开关磁链电机的次级（由开槽铁心组成），动磁级或复合级与定子配合设置，当动磁级与复合级处于“开路状态”（即上、下极性相同的磁体中心线重合时），动磁级与复合级之间排斥力为最大、定子与动磁级或复合级之间的磁吸力为最大，最大磁排斥力值可达（或超过）最大磁吸力的一半，移动t/2时（位于开路和短路之间）受到的为磁吸力其值也超过最大磁吸力的一半，永磁磁场主要作用于定子和与其配合的动磁级或复合级之间，此时，定子和与其配合的动磁级或复合级已经成为一台正常工作的永磁直线开关磁链电机了。当动磁级与复合级处于“短路状态”（即上、下两个极性相反的磁体中心线重合）时，动磁级与复合级之间磁吸力为最大，定子和与其配合的动磁级或复合级之间的磁吸力为最小，仅有一小部分磁场作用于定子和与其配合的动磁级或复合级定之间，作为永磁直线开关磁链电机使用功能受限、电磁推力较小；动磁级与复合级之间的间隙与磁吸力或排斥力呈正反馈关系，间隙越小，两者磁力越大；反之，间隙越大，磁力越小。图4和图7所示中，均为永磁直线凸极电机的次级，至少由一组磁体与铁心依次排列而成；图1~图3、图6所示中，动磁级与复合级中一个为永磁直线凸极电机的次级，另一个为永磁直线开关磁链电机的初级。基本原理同上。其中，动磁级与复合级位于两个定子之间并间隙配合构成双边直线电机。

所述的磁体为单块磁体或一组磁体，或由极性相同或不相同的多块磁体组成，如halbach磁体阵列。磁体为永磁体、电励磁体、超导磁体等磁性材料。

根据上述原理，做成安全制动器再合适不过了。若复合级与动磁级法向浮动间隙配合，纵向滑动副配合，并将复合级与动磁级两者中的一个与至少一个摩擦制动机构制动块或制动臂相连，另外一个由其本身或外力驱动小行程往复移动，就可以控制法向间隙、法向力的逐渐增大或逐渐减小实现制动器的平稳闭合或打开功能。

应用上述原理，还可以同时将制动弹簧与永磁一起配合使用、施加或解除制动力进行“混合（双力）制动或打开”，进一步以纯机械制动方式确保制动器的安全可靠性：制动弹簧力可按至少能制动住额定负载设计，应用上述排斥力克服制动弹簧力打开制动器，磁吸力用来闭合（抱闸），移动1/2行程磁吸力就可超过最大制动力的一半，若2倍制动器制动倍数（安全系数），此时已经抱住闸了，继续移动完全行程，达到最大制动力。

实施例1

如图1、2、11和12所示，高性能电磁增力安全制动器，包括摩擦制动机构（9）和与摩擦制动机构（9）连接的制动驱动机构，所述制动驱动机构包括复合级（13）和动磁级（12），所述复合级（13）为第一磁体（2）或由至少一组第一磁体（2）和第一铁心（1）依次排列而成，所述动磁级（12）为第二磁体（4）或由至少一组的第二磁体（4）和第二铁心（3）依次排列而成，动磁级（12）和复合级（13）间隙配合，复合级（13）和动磁级（12）中的一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个与外驱动装置（91）连接。所述制动驱动机构为两个，分别设置在摩擦制动机构（9）两侧，一侧制动驱动机构的复合级（13）或动磁级中的一个与另一侧制动驱动机构的复合级（13）或动磁级（12）中的一个同与摩擦制动机构（9）相连。

实施例2

如图1、2、13和14所示，高性能电磁增力安全制动器，包括摩擦制动机构（9）和与摩擦制动机构（9）连接的制动驱动机构，制动驱动机构包括架体（18），所述架体（18）上设置有浮动限位导向副（10）和滑动限位导向副（16），动磁级（12）和复合级（13）中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由外驱动装置推动或拉动。所述浮动限位导向副（10）包括设置在架体（18）上的浮动导向轨、设置在浮动导向轨端部的浮动限位块和套在浮动导向轨上的复位弹簧，所述滑动限位导向副（16）包括设置在架体上的滑动导向轨、设置在滑动导向轨端部的滑动限位块和套在滑动导向轨上的缓冲弹簧。

实施例3

如图1、2、15和16所示，高性能电磁增力安全制动器，包括摩擦制动机构（9）和与摩擦制动机构（9）连接的制动驱动机构，制动驱动机构包括回形梁（201），所述回形梁（201）上集中设置有浮动滑动导向副（92），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动磁级（12）设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个与回形梁（201）相连并由外驱动装置推动或拉动。所述浮动滑动导向副（92）包括滑动限位槽（200）和浮动限位槽（202），在滑动限位槽（200）内设置滑动复位弹簧（203），在浮动限位槽（202）内设置浮动复位弹簧（204）和浮动导向轨（205），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动磁级（12）通过浮动复位弹簧（204）和浮动导向轨（205）与回形梁（201）配合设置。

实施例4

如图3-8、17-28和35-36所示，直线电机高性能电磁增力安全制动器，包括设置在固定基础上的定子（11），摩擦制动机构（9），设置在动子梁（61）上的动子（60），定子（11）由至少一组定子单元组成，动子（60）由至少一组动子单元组成，动子（60）与定子（11）配合设置构成直线电机，其特征在于，复合级（13）设置在与直线电机定子（11）配合的动子（60）的一侧，所述动子单元为磁体或由至少一组磁体和铁心依次排列而成，所述复合级（13）为第一磁体（2）或由至少一组第一磁体（2）和第一铁心（1）依次排列而成，复合级（13）与动子（60）中的至少一个动子单元间隙配合，复合级（13）和与其间隙配合的动子单元中的一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连。动子梁（61）上设置有浮动限位导向副（10）和滑动限位导向副（16），复合级（13）和与复合级（13）间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由至少一组动子单元推动或拉动；或双边直线电机中两个间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由至少一组动子单元推动或拉动。

实施例5

如图3-8、29-34和37所示，直线电机高性能电磁增力安全制动器，包括设置在固定基础上的定子（11），摩擦制动机构（9），设置在动子梁（61）上的动子（60），定子（11）由至少一组定子单元组成，动子（60）由至少一组动子单元组成，动子（60）与定子（11）配合设置构成直线电机，其特征在于，复合级（13）设置在与直线电机定子（11）配合的动子（60）的一侧，所述动子单元为磁体或由至少一组磁体和铁心依次排列而成，直线电机为双边直线电机，两个动子中各有至少一个动子单元两者间隙配合设置，其中一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连。动子梁上设置回形梁（201），所述回形梁（201）上集中设置有浮动滑动导向副（92），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动子单元设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连，另一个与回形梁（201）或动子梁（61）相连并由至少一组动子单元推动或拉动；或双边直线电机中两个间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连，另一个与回形梁（201）相连并由至少一组动子单元推动或拉动。

实施例6

如图3-8和17-28所示，高性能电磁增力安全制动直驱电梯，包括沿井道布置的固定基础，动子梁（61），轿厢，设置在动子梁（61）上的动子（60），摩擦制动机构（9），设置在固定基础上的定子（11）和导轨，动子（60）由至少一组动子单元组成，定子（11）由至少一组定子单元组成，动子（60）与定子（11）配合设置构成直线电机，其特征在于，所述动子单元为磁体或由至少一组磁体和铁心依次排列而成，在动子（60）的一侧设置有复合级（13），所述复合级（13）为第一磁体（2）或由至少一组第一磁体（2）和第一铁心（1）依次排列而成，复合级（13）与动子（60）中的至少一个动子单元间隙配合，两者中的一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连；动子梁（61）上设置有浮动限位导向副（10）、滑动限位导向副（16）和限位梁（20），所述限位梁（20）上设置有缓冲弹簧（21），复合级（13）和与复合级（13）间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由至少一组动子单元推动或拉动；或双边直线电机中两个间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由至少一组动子单元推动或拉动。所述浮动限位导向副（10）包括设置在架体（18）上的浮动导向轨、设置在浮动导向轨端部的浮动限位块和套在浮动导向轨上的复位弹簧，所述滑动限位导向副（16）包括设置在架体上的滑动导向轨、设置在滑动导向轨端部的滑动限位块和套在滑动导向轨上的缓冲弹簧。

实施例7

如图3-8、29-34、38和40高性能电磁增力安全制动直驱电梯，包括沿井道布置的固定基础，动子梁（61），轿厢，设置在动子梁（61）上的动子（60），摩擦制动机构（9），设置在固定基础上的定子（11）和导轨，动子（60）由至少一组动子单元组成，定子（11）由至少一组定子单元组成，动子（60）与定子（11）配合设置构成直线电机，其特征在于，所述动子单元为磁体或由至少一组磁体和铁心依次排列而成，直线电机为双边直线电机，两个动子中各有至少一个动子单元两者间隙配合设置，其中一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连。或动子梁（61）上设置有回形梁（201），所述回形梁（201）上集中设置有浮动滑动导向副（92），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动磁级（12）设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个与回形梁（201）相连并由至少一组动子单元推动或拉动；或双边直线电机中两个间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连，另一个与回形梁（201）或动子梁（61）相连并由至少一组动子单元推动或拉动。所述浮动滑动导向副（92）包括滑动限位槽（200）和浮动限位槽（202），在滑动限位槽（200）内设置滑动复位弹簧（203），在浮动限位槽（202）内设置浮动复位弹簧（204）和浮动导向轨（205），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动子单元通过浮动复位弹簧（204）和浮动导向轨（205）与回形梁（201）配合设置，回形梁（201）与动子梁（61）或轿厢架或轿厢相连。

图29~31为复合级浮动滑动设置（包含几种浮动滑动导向副）的直驱电梯基本结构示意图。

图29中浮动滑动导向副的纵向滑动和法向浮动利用了球形滚珠和滑块滑动限位槽滑动副来实现，图30中浮动滑动导向副的纵向滑动和法向浮动利用了滑块滑动限位槽滑动副来实现，图31中浮动滑动导向副的纵向滑动和法向浮动利用了滑块滑动限位槽和燕尾槽滑动副来实现。图32为与复合级（13）间隙配合的动子单元通过浮动滑动设置的直驱电梯基本原理示意图。图32~33为复合级浮动滑动设置的直驱电梯基本原理示意图。

下面结合图17~28和图29~34、38~40说明本发明的利用直线电机本身的永磁法向力和提升力作为制动器制动驱动力的直驱电梯（提升机）的制动工作过程：

电梯或提升机作为特种设备，制动器一般需要设置两套，设在A段动子上设置制动器A，在B段动子上设置制动器B。下面分别针对两种结构原理来叙述。

一、复合级浮动间隙设置、与其配合的动子单元滑动设置

工作制动（从打开到制动状态）：驱动器控制器控制电梯正常停车（0速度），保持A段动子通电托举住轿厢，制动器A继续打开，然后控制B段动子使与复合级A配合的动子单元A下移，使复合级A从开路状态逐渐向短路状态过渡，复合级A与动子单元A之间的法向吸力逐渐增大，当大于浮动导向副的回复弹簧不大的预紧力时，回复弹簧被压缩，动子单元A与复合级A之间的间隙迅速减小，制动器闸盘开始抱住导轨（此时，因法向力并不大，抱闸力较小），之后，动子单元A继续下落，当下落到底部限位处时，复合级进入完全短路状态，复合级A与动子单元A之间的法向吸力为最大，实现制动器B最大力制动，然后再控制A段动子下落到底部限位处，制动器A完全闭合，实现工作制动。

工作打开（从制动到打开状态）：驱动控制器控制A段动子先通电产生足够托举住轿厢的提升力，与复合级A配合的动子单元A上移至上限位处或接近上限位处，制动器A打开，在打开过程中，复合级A从短路状态逐渐向开路状态过渡，复合级A与动子单元A之间的法向吸力逐渐减小，当小于浮动导向副的回复弹簧不大的预紧力时，制动器闸在回复弹簧作用下打开（松闸），此时，上移到总行程的约2/3处，因回复弹簧回复力较小，此松闸力也较小，随着动子单元A继续上移至上限位处，动子单元A与复合级A之间的间隙增至最大，制动器闸盘完全松闸，然后再控制B段动子通电产生提升力打开制动器B，实现制动器工作打开和电梯正常提升。

二、复合级浮动滑动间隙设置、动子单元与动子梁或轿厢架或轿厢相连

工作制动（从打开到制动状态）：驱动器控制器（可共用一个电梯驱动控制器，无需另设专用驱动控制器、专用电源）控制电梯正常停车（零速度），保持A、B段动子通电托举住轿厢，动子（包括动子单元A、B）、动子梁及回形梁处于静止状态，然后，驱动控制器逐渐减小悬停托举电磁力，当小于自重、复位弹簧和磁回复力的合力时，复合级A、B在复位弹簧和磁回复力共同作用下向上逐渐移动至回形梁上沿，复合级A、B与相应的动子单元A、B之间的法向吸力逐渐增大，制动器A、B闭合，实现工作制动。

工作打开（从制动到打开状态）：驱动控制器（可共用一个电梯驱动控制器，无需另设专用驱动控制器、专用电源）控制A、B段动子先通电产生足够托举住动子梁、轿厢架和轿厢的提升力，然后以设定速度带动动子梁、动子（包括动子单元A、B）、回形梁上移至复合级A、B的底部或接近复合级A、B的底部，复合级A、B与相应的动子单元A、B之间的法向吸力逐渐减小，制动器A、B打开，实现制动器工作打开和电梯正常提升。

上述两类制动器正常打开或闭合工作过程中，动子上提或下移行程较短，一般在几十毫米（如10-50mm）之内，仅相当与普通电磁式安全制动器中的电磁铁的工作行程。

意外断电情况下，动子在自重、复位弹簧和较大磁回复力合力共同作用下以数倍重力加速度迅速下落，初步计算，动子下落（即制动器抱闸）时间为几十毫秒（如40ms）以内，轿厢的下滑距离小于7mm，下滑速度小于0.37m/s，若考虑到下滑到约2/3行程时，制动器制动力已经达到最大制动力的50%，从合理设计角度，按两倍制动力安全余量，此时已经能够制动住轿厢了，下滑距离和速度更小，均远小于安全钳设定动作速度（当超出轿厢额定运行速度的10%才动作，一般载重800kg以上客梯的额定运行速度在1~2.5m/s以上），足以保证轿厢和人员安全。

提升过程中提升力不够或失去动力情况下：由于动子单元A、B是同时与其它动子单元一道承担提升负载的，无论是动子单元A、B，还是其它任何一组或多组动子单元，出现提升力不够或失去动力情况，只要剩下工作的动子单元承受的载荷未超出能够承受的最大提升力（一般为1.5~2倍额定提升力），就继续受系统控制，一旦超出最大承受能力，直线电机失步，无论系统是否发抱闸指令，动子在自重、复位弹簧和磁回复力合力作用下，就会及时自动实施提升力缺失“自我保护”安全制动，从根本上确保了电梯（提升机）的实时安全性和可靠性，避免了安全钳强制性后备保护装置的滥动、频动、误动引起卡钳与制动轨产生破坏性、剧烈冲击、摩擦、震动、停运检修甚至人身伤害等严重安全事故的发生。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.高性能电磁增力安全制动器，包括摩擦制动机构（9）和与摩擦制动机构（9）连接的制动驱动机构，其特征在于，所述制动驱动机构包括复合级（13）和动磁级（12），所述复合级（13）为第一磁体（2）或由至少一组第一磁体（2）和第一铁心（1）依次排列而成，所述动磁级（12）为第二磁体（4）或由至少一组的第二磁体（4）和第二铁心（3）依次排列而成，动磁级（12）和复合级（13）间隙配合，复合级（13）和动磁级（12）中的一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个与外驱动装置（91）连接。

2.根据权利要求1所述的高性能电磁增力安全制动器，其特征在于，所述制动驱动机构为两个，分别设置在摩擦制动机构（9）两侧，一侧制动驱动机构的复合级（13）或动磁级中的一个与另一侧制动驱动机构的复合级（13）或动磁级（12）中的一个同与摩擦制动机构（9）相连。

3.根据权利要求1所述的高性能电磁增力安全制动器，其特征在于，制动驱动机构包括架体（18），所述架体（18）上设置有浮动限位导向副（10）和滑动限位导向副（16），动磁级（12）和复合级（13）中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由外驱动装置推动或拉动；

或制动驱动机构包括回形梁（201），所述回形梁（201）上集中设置有浮动滑动导向副（92），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动磁级（12）设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个与回形梁（201）相连并由外驱动装置推动或拉动。

4.根据权利要求3所述的高性能电磁增力安全制动器，其特征在于，所述浮动限位导向副（10）包括设置在架体（18）上的浮动导向轨、设置在浮动导向轨端部的浮动限位块和套在浮动导向轨上的复位弹簧，所述滑动限位导向副（16）包括设置在架体上的滑动导向轨、设置在滑动导向轨端部的滑动限位块和套在滑动导向轨上的缓冲弹簧；

所述浮动滑动导向副（92）包括滑动限位槽（200）和浮动限位槽（202），在滑动限位槽（200）内设置滑动复位弹簧（203），在浮动限位槽（202）内设置浮动复位弹簧（204）和浮动导向轨（205），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动磁级（12）通过浮动复位弹簧（204）和浮动导向轨（205）与回形梁（201）配合设置。

5.根据权利要求1-4任一项所述的高性能电磁增力安全制动器，其特征在于，所述外驱动装置为电磁铁、电动执行器、液力执行器、电液执行器、驱动电机。

6.直线电机高性能电磁增力安全制动器，包括设置在固定基础上的定子（11），摩擦制动机构（9），设置在动子梁（61）上的动子（60），定子（11）由至少一组定子单元组成，动子（60）由至少一组动子单元组成，动子（60）与定子（11）配合设置构成直线电机，其特征在于，复合级（13）设置在与直线电机定子（11）配合的动子（60）的一侧，所述动子单元为磁体或由至少一组磁体和铁心依次排列而成，所述复合级（13）为第一磁体（2）或由至少一组第一磁体（2）和第一铁心（1）依次排列而成，复合级（13）与动子（60）中的至少一个动子单元间隙配合，复合级（13）和与其间隙配合的动子单元中的一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连；

或直线电机为双边直线电机，两个动子中各有至少一个动子单元两者间隙配合设置，其中一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连。

7.根据权利要求6所述的直线电机高性能电磁增力安全制动器，其特征在于，动子梁（61）上设置有浮动限位导向副（10）和滑动限位导向副（16），复合级（13）和与复合级（13）间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由至少一组动子单元推动或拉动；或双边直线电机中两个间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由至少一组动子单元推动或拉动；

或动子梁（61）上设置回形梁（201），所述回形梁（201）上集中设置有浮动滑动导向副（92），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动子单元设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连，另一个与回形梁（201）相连并由至少一组动子单元推动或拉动；或双边直线电机中两个间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连，另一个与回形梁（201）或动子梁（61）相连并由至少一组动子单元推动或拉动。

8.高性能电磁增力安全制动直驱电梯，包括沿井道布置的固定基础，动子梁（61），轿厢，设置在动子梁（61）上的动子（60），摩擦制动机构（9），设置在固定基础上的定子（11）和导轨，动子（60）由至少一组动子单元组成，定子（11）由至少一组定子单元组成，动子（60）与定子（11）配合设置构成直线电机，其特征在于，所述动子单元为磁体或由至少一组磁体和铁心依次排列而成，在动子（60）的一侧设置有复合级（13），所述复合级（13）为第一磁体（2）或由至少一组第一磁体（2）和第一铁心（1）依次排列而成，复合级（13）与动子（60）中的至少一个动子单元间隙配合，两者中的一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连；

或直线电机为双边直线电机，两个动子中各有至少一个动子单元两者间隙配合设置，其中一个与至少一个摩擦制动机构（9）相连。

9.根据权利要求8所述的高性能电磁增力安全制动直驱电梯，其特征在于，动子梁（61）上设置有浮动限位导向副（10）、滑动限位导向副（16）和限位梁（20），所述限位梁（20）上设置有缓冲弹簧（21），复合级（13）和与复合级（13）间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由至少一组动子单元推动或拉动；或双边直线电机中两个间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动限位导向副（10）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个设置在滑动限位导向副（16）上并由至少一组动子单元推动或拉动；

或动子梁（61）上设置有回形梁（201），所述回形梁（201）上集中设置有浮动滑动导向副（92），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动磁级（12）设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连、另一个与回形梁（201）相连并由至少一组动子单元推动或拉动；或双边直线电机中两个间隙配合的动子单元中的一个设置在浮动滑动导向副（92）上并与至少一个摩擦制动机构（9）相连，另一个与回形梁（201）或动子梁（61）相连并由至少一组动子单元推动或拉动。

10.根据权利要求9所述的高性能电磁增力安全制动直驱电梯，其特征在于，所述浮动滑动导向副（92）包括滑动限位槽（200）和浮动限位槽（202），在滑动限位槽（200）内设置滑动复位弹簧（203），在浮动限位槽（202）内设置浮动复位弹簧（204）和浮动导向轨（205），复合级（13）或与复合级（13）间隙配合的动子单元通过浮动复位弹簧（204）和浮动导向轨（205）与回形梁（201）配合设置，回形梁（201）与动子梁（61）或轿厢架或轿厢相连。