CN106276477A - 用于电梯应用的电磁制动器系统 - Google Patents

Abstract

一种用于电梯轿厢的制动器系统包括多个制动器区段，以控制用于所述电梯轿厢的减速的制动扭矩的正时和速率，所述多个制动器区段中的第一个包括第一电磁线圈，所述第一电磁线圈具有与所述多个制动器区段中的第二个的第二电磁线圈不同的特性。

Description

用于电梯应用的电磁制动器系统

背景技术

本公开涉及电梯系统，并且更具体地讲涉及配有电磁制动器系统的电梯系统。

在紧急停止(紧急停车)操作中，例如在电力中断期间，电磁制动器系统的接合可导致乘客由于突然减速而感到不适。这在向下行进的电梯轿厢中可能特别明显，其中当制动力和重力在相同方向时轿厢比平衡物更轻(马达驱动运行)。监管机构已限制了电磁制动器系统的性能，以应对这些情况。

在常规的绳传动电梯系统中，由于相对较重的轿厢、平衡物和所得到的驱动机器惯性，减速率相对较低。在相对更新的电梯系统中，电梯轿厢要轻得多，并且整个系统惯性较低，这有助于在紧急停止事件期间相对更高的减速率。该相对高的减速率也可以导致皮带打滑，这在某些监管体制下可能是不可接受的。

发明内容

一种根据本公开的一个公开的非限制性实施例的用于电梯轿厢的制动器系统可包括多个制动器区段，以控制用于电梯轿厢的减速的制动扭矩的正时和速率，所述多个制动器区段中的第一个包括第一电磁线圈，该第一电磁线圈具有与所述多个制动器区段中的第二个的第二电磁线圈不同的特性。

本公开的另一个实施例可包括：其中所述多个制动器区段被顺序地操作。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：其中所述多个制动器区段包括至少三个制动器区段。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：其中所述多个制动器区段中的每一个的压力板在制动扭矩能力上大约相等。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：其中所述多个制动器区段包括辅助制动器区段以及第一主制动器区段和第二主制动器区段。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：其中第一主制动器区段和第二主制动器区段在制动扭矩能力上大约相等。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：其中辅助制动器区段在第一主制动器区段和第二主制动器区段之前被启用。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：其中第一主制动器区段和第二主制动器区段能够大约同时启用。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：其中第一主制动器区段和第二主制动器区段能够顺序地启用。

一种根据本公开的另一个公开的非限制性实施例的用于电梯轿厢的制动器系统可包括：第一制动器区段，其可操作用于在第一时间施加第一制动扭矩；第二制动器区段，其可在第一制动器区段之后顺序地操作，第二制动器区段可操作用于在第一时间之后的第二时间施加第一制动扭矩；以及第三制动器区段，其可在第二制动器区段之后顺序地操作，第三制动器区段可操作用于在第三时间施加第一制动扭矩。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：其中第三时间在第二时间之后。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：其中第三时间约等于第二时间。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：其中第一制动器区段、第二制动器区段和第三制动器区段被顺序地操作以停止电梯轿厢的额定负荷的125％。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：其中第一制动器区段、第二制动器区段和第三制动器区段中的两个可操作用于停止电梯轿厢的负荷的100％。

一种根据本公开的另一个公开的非限制性实施例的接合用于电梯系统的电磁制动器的方法可包括：控制多个制动器区段以顺序地控制用于电梯轿厢的减速的所述多个制动器区段的施加。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：从所述多个制动器区段中的每一个施加大约相等的扭矩。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：从所述多个制动器区段中的第一制动器区段、第二制动器区段和第三制动器区段中的每一个施加大约相等的扭矩。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：从所述多个制动器区段中的每一个施加大约相等的扭矩，所述多个制动器区段被顺序地操作以停止电梯轿厢的额定负荷的125％。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：在施加所述多个制动器区段中的剩余区段之前施加辅助制动器区段。

本公开的实施例中的任一个的另一个实施例可包括：施加辅助制动器区段以防止超速情况。

前述特征和元件可以以非排他的各种组合结合，除非明确地指出不是这样。根据以下描述和附图，这些特征和元件及其操作将变得更加明显。然而，应当理解，以下描述和附图在本质上旨在为示例性的，而非限制性的。

附图说明

根据公开的非限制性实施例的以下详细描述，各种特征对于本领域的技术人员将变得显而易见。结合详细描述的附图可简述如下：

图1是根据一个公开的非限制性实施例的电梯系统的实施例的示意图；

图2是作用于在再生运行下的电梯系统的实施例上的力的示意图；

图3是作用于在马达驱动运行下的电梯系统的实施例上的力的示意图；

图4是用于电梯系统的电磁制动器的示意图；

图5是图表，示出了示例性电磁制动系统与多个区段的关系；

图6是用于电梯系统的电磁制动器的另一个实施例的示意图；

图7是用于电梯系统的制动系统的又一个电磁制动器实施例的示意图；

图8是图7的制动系统的示例性操作值的图形表示；

图9是用于电梯系统的制动系统的又一个电磁制动器实施例的示意图；

图10是图9的制动系统的示例性操作值的图形表示；

图11是电梯系统的制动控制电路的示意图；以及

图12-16是用于电梯系统的备选制动控制电路的一部分的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出电梯系统10。电梯系统10包括位于井道14中的电梯轿厢12。井道14包括一个或多个导轨16，其与电梯轿厢12的一个或多个导靴18相互作用以沿着井道14引导电梯轿厢12。悬挂构件20(通常为绳索和/或皮带)将电梯轿厢12悬挂在井道14中。应当理解，虽然特定的系统被单独地限定，但系统中的每一个或任一个可包括经由硬件和/或软件以其它方式结合或分离。还应当理解，虽然示出了一个悬挂构件20，但可以使用多个悬挂构件20。悬挂构件20在一个或多个绳轮22上被传送，再从那里至平衡物24，平衡物24也可以设置在井道14中。绳轮中的一个或多个可以是驱动绳轮26，其可操作地连接到机器28以沿着井道14控制电梯轿厢12。

电梯系统10包括制动器系统30，制动器系统30在一个实施例中设置在驱动绳轮26处以响应于某些所选条件(例如，电梯系统10的电力故障或其它紧急停止(紧急停车)情况)而中止驱动绳轮26的旋转并因此停止电梯轿厢12的移动。虽然在所述实施例中制动器系统30设置在驱动绳轮26处，但应当理解，在其它实施例中，制动器系统30可以位于电梯轿厢12处并且被构造成接合导轨16，从而停止井道14中的电梯轿厢12的运动。

在该实施例中，制动器系统30为电磁制动器，在被供以电力并且其电磁线圈通电时，该制动器通常处于打开位置。该打开位置允许电梯轿厢12自由行进。然而，当到电磁线圈的电力的供应中止时，制动器系统30接合并安全地停止电梯轿厢12。在典型的电梯系统10中，电磁制动器系统30快速地停止电梯轿厢12，但电梯轿厢12这样快速的减速可导致乘客不适。

参照图2和3，示意性地示出了在电梯系统10的操作期间的两种情况，其中制动器30可以被施加以停止电梯轿厢12。图2示意性地示出了其中电梯轿厢12比平衡物轻并且正在向上行进的情况。在这种情况下，当制动器系统30被施加时，制动器摩擦力32和重力34在相对的方向上。这具有降低电梯轿厢12的加速率的效应。图3示意性地示出了其中电梯轿厢12比平衡物轻并且当制动器系统30被施加时正在向下行进的情况。在这种情况下，制动器摩擦力32和重力34在相同方向上，从而一旦制动器系统30被施加即有效地增加电梯轿厢12的减速率。在这种情况下，可能有利的是，将整个制动扭矩的施加在一些实施例中延迟几百毫秒，并且缓和整个制动扭矩的施加以减小电梯轿厢12的减速率。这也有利于减小悬挂构件20打滑的可能性。

参照图4-5，某些监管体制可能需要机电式制动器满足以下规范要求：

1-制动器系统应停止带有125％负荷的向下行进的轿厢；以及

2-制动器的所有机械部件都应安装至少两套，使得如果一套失效(N-1)，剩余部件也应停止并保持带有100％负荷的向下行进的轿厢。

在一个实施例中，制动器系统30包括多个顺序操作的制动器区段40a-40c(在该示例中示出三个区段)。每个制动器区段40a-40c可单独地操作并且与其它制动器区段的关系设计成满足所需的规范要求。所述多个顺序操作的制动器区段40a-40c通过增加规范要求的制动扭矩施加的时间而有利于紧急停止性能，因此紧急停车的减速更加平稳且更可控，这在频繁电力中断的地区特别有利。

在一个示例性的电梯系统10中，空轿厢重1000kg且具有2000kg的额定负荷，并且平衡物在0.5倍超重下重2000kg。这导致1000kg的潜在满轿厢不平衡负荷和对于125％负荷来说1500kg以及对于N-1个区段来说1000kg负荷停止的规范要求(图5)。在该示例中，3-区段制动器的每个制动器区段40a、40b、40c接纳500kg，以满足1500kg的规范要求1。也就是说，所有制动器区段40a、40b、40c的操作停止125％的额定负荷(1500kg)以满足规范要求1，同时N-1个区段40a、40b的操作停止100％的负荷(1000kg)以满足规范要求2。这基本上缓和了整个制动扭矩的施加，以减小电梯轿厢12的减速率。这有利地与两区段制动器形成对比，在两区段制动器中，两个区段中的每一个必须提供额定负荷(1000kg)的100％来满足规范要求2，并且因此当两个区段均操作时导致2000kg的总制动扭矩。换句话讲，在紧急停止事件期间当两个区段均正确地操作(这是典型的)时，两区段制动器的规范要求2导致相对高的减速率。要注意的是，对于4-区段和5-区段制动器来说，规范要求1必然控制以满足125％的额定负荷要求(1500kg)(图5)。

继续参照图4，多个顺序操作的制动器区段40a-40c中的每一个包括可单独操作的电磁线圈50a-50n，其驱动相关联的制动卡钳52a-52c以控制施加到单个制动盘54的制动扭矩的正时和速率。也就是说，每个制动卡钳52a-52c为非圆形的，并且与单个制动盘54的相应的扇区相互作用。每个电磁线圈50a-50c可以是椭圆形、弯曲的、豆形的、圆形的等，并且操作用于控制其相应的制动卡钳52a-52c。

参照图6，多个顺序操作的制动器区段40a-40c(在该示例中示出三个区段)中的每一个可以备选地包括单独的制动器子系统42a-42c。每个单独的制动器子系统42a-42c包括制动盘44a-44c、电磁线圈46a-46c和相关联的制动卡钳48a-48c。也就是说，每个制动器子系统42a-42c为独立成套的，并且沿着轴线A单独地安装在驱动绳轮26上。

参照图7，制动器系统30的另一个实施例包括三个顺序操作的制动器区段60a-60c，制动器区段60a-60c各自包括可单独操作的电磁线圈62a-62c(示意性地示出)，电磁线圈62a-62c驱动相关联的制动卡钳64a-64c，以控制施加到单个制动盘66的制动扭矩的正时和速率。在该实施例中，每个制动器区段60a-60c在尺寸上为大约等同的，而每个电磁线圈62a-62c为不同的，以便改变三个顺序操作的制动器区段60a-60c的响应时间。也就是说，每个制动器区段60a-60c施加大约相同的制动扭矩，但从紧急停止(紧急停车)引发起在不同的时间被释放。电磁线圈62a-62c中的差异可以通过例如线圈设计中的不同特性(例如，线圈匝数、线圈直径、线圈材料、线圈大小、间隙大小、制动器电压、板/外壳材料、和/或它们的组合)来实现。应当理解，各种特性可以被限定以区分电磁线圈62a-62c的操作。

在该实施例中，第一制动器区段60a相对快速地投入，这几乎立即导致总制动扭矩的约1/3的快速施加。总制动扭矩的约1/3的这种快速施加防止了超速情况(图7)。接着，第二电磁线圈62b和第三电磁线圈62c尺寸设计成顺序地释放相关联的制动器区段60b、60c以实现相对平稳的停止。

参照图8，在紧急停止(紧急停车)操作引发后，第一制动器区段60a快速地释放以防止超速。要注意的是，由于第一电磁线圈62a的快速投入，电梯轿厢12的速度略微增加，但不会发生超速情况。接着，第二电磁线圈62b和第三电磁线圈62c随后顺序地投入，以延长制动器启用时间，从而实现相对平稳的停止。这种顺序操作有利于本来相对急促的紧急停车的被动减少，符合电梯规范，并且不需要补充的外部电力。

参照图9，制动器系统30的另一个实施例包括辅助制动器区段80a和两个主制动器区段80b、80c，辅助制动器区段80a和主制动器区段80b、80c各自包括可单独操作的电磁线圈82a-82c和相关联的制动卡钳84a-84c，以控制施加到单个制动盘86的制动扭矩的正时和速率。在该实施例中，辅助制动器区段80a显著地小于主制动器区段80b、80c。在该示例中，辅助制动器区段80a为大约30度的区段，并且主制动器区段80b、80c中的每一个为约115度。辅助制动器区段80a可以尺寸刚好足以防止超速情况。超速情况在一个示例中为标称值(例如，1米/秒的标称速度)的约15％。

参照图10，在引发紧急停止(紧急停车)操作后，辅助制动器区段80a相对快速地施加足以防止超速的制动扭矩。要注意的是，由于辅助制动器区段80a的快速施加，电梯轿厢12的速度可以略微增加，但不会出现超速问题。接着，第二制动器区段80b和第三制动器区段80c随后基本上同时地投入，以实现相比常规紧急停车相对平稳的停止。该操作解决了顺序制动器投入(图7和8)的地方规范挑战，但仍有利于本来相对急促的紧急停车的被动减少。

参照图11，制动器系统30的另一个实施例包括制动器控制电路100，以控制制动器系统30的多个制动器区段110a-110c(在该示例中示出三个区段)中的每一个的操作，从而将每个制动器区段110a-110c的制动器投入被动地排序，以减缓紧急停车事件中的减速率。各种监管机构要求电磁制动器系统变得有效，而在断开制动器释放电路之前没有补充延迟。二极管和电容器元件不被监管机构视为构成补充延迟。

制动器控制电路100包括电磁线圈112a-112c、缓冲网络114a-114c、以及用于每个相应的制动器区段110a-110c的闩锁继电器116a-116c。应当理解，虽然在该示例中示出三个区段，但任意数目的区段都将得益于此。

缓冲网络114a-114c电气布置成使得电磁线圈112a-112c在时间上排序以减缓紧急停车事件的减速率。例如，缓冲网络114a可以是与另一个二极管118串联的齐纳二极管116，以用于制动器区段110a的电磁线圈112a的相对快速的操作；缓冲网络114b可以是与二极管122串联的电阻器120，以用于第二制动器区段110b的第二电磁线圈112b的下一顺序操作；并且缓冲网络114c可包括与二极管126并联的电容器124，以用于第三制动器区段110c的第三电磁线圈112c的下一顺序操作。

在电力损失后引发紧急停车操作时，缓冲网络114a最低限度地延长电流，以用于制动器区段110a的电磁线圈112a的相对快速的操作。制动器区段110a由此容易快速地施加足以防止超速的制动扭矩。接着，第二电磁线圈112b和第三电磁线圈112c根据由相应的缓冲网络114b、114c提供的制动器投入时间而投入，以实现相对平稳的紧急停车。该操作解决了顺序制动器投入的地方规范挑战，但仍有利于本来相对急促的紧急停车的被动减少。

应当理解，缓冲网络114a、114b、114c可以容易被限定，以便提供每个制动器区段110a-110c的所需响应。在图12-16中示意性地示出了缓冲网络的备选实施例，以提供一系列制动器投入时间，例如，相对快速的齐纳二极管缓冲网络布置(图12)；带有可变电阻器的可调速的缓冲网络布置(图13)；缓慢的缓冲网络布置(图14)；带有并联的电容器和二极管的超慢缓冲网络布置(图15)；以及带有串联的二极管和线圈或电感器的超慢缓冲网络布置(图16)。应当理解，各种缓冲网络及其各种组合可以用来控制每个制动器区段110a-110c的启用顺序。

每个制动器区段110a-110c的闩锁继电器116a-116c在紧急停车事件中可以同时闭合，使得所有制动器区段的顺序制动器投入发生。备选地，仅一个或多个闩锁继电器116a-116c闭合，使得在电梯轿厢12运行开始时特定的闩锁继电器116a-116c基于例如电梯轿厢12行进的方向(例如，再生或马达驱动)、和/或在电梯轿厢12和平衡物24之间的负荷不平衡而被设定到所选位置。也就是说，仅特定的制动器区段110a-110c可以被设定为用于特定电梯的运行。虽然本文示出和描述了闩锁继电器116a-116c，但应当理解，在制动器控制电路100中可以采用其它切换机构。例如，在其它实施例中，可以使用普通的非闩锁继电器或诸如金属氧化物半导体场效应晶体管的电子开关。此外，另外的继电器可以与金属氧化物半导体场效应晶体管结合使用以“闩锁”金属氧化物半导体场效应晶体管。该操作解决了顺序制动器投入的地方规范挑战，但仍有利于本来相对急促的紧急停车的被动减少。

在描述的上下文中(尤其是在所附权利要求的上下文中)术语“一个”、“一种”、“该”和类似的指示物的使用应理解为涵盖单数和复数形式两者，除非本文中另外指明或特别地与上下文矛盾。与数量结合使用的修饰词“约”包括所述值的端值，并且具有由上下文决定的含义(例如，包括与特定量的测量相关的误差度)。本文所公开的所有范围均包括端值在内，并且端值可彼此独立地组合。

虽然不同的非限制性实施例具有具体的图示部件，但本发明的实施例不限于这些特定的组合。可以将来自该非限制性实施例的部件或特征中的一些与来自其它非限制性实施例的特征或部件结合使用。

应当理解，贯穿若干附图，类似的附图标记表示对应或类似的元件。还应当理解，虽然在图示实施例中公开了特定的部件布置，但其它布置将得益于此。

虽然特定步骤顺序被示出、描述并且要求保护，但是应当理解，步骤可以以任何次序(分开或组合的)执行，除非另外指明，并且仍从本公开中受益。

前述描述为示例性的，而不被其中的限制所限定。本文公开了各种非限制性实施例，然而，本领域的普通技术人员将认识到，根据上述教导的各种修改和变型将落入所附权利要求的范围内。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，本公开可不同于所具体描述的来实施。为此，应研究所附权利要求以确定真实范围和内容。

Claims (20)

1.一种用于电梯轿厢的制动器系统，包括：

多个制动器区段，以控制用于所述电梯轿厢的减速的制动扭矩的正时和速率，所述多个制动器区段中的第一个包括第一电磁线圈，所述第一电磁线圈具有与所述多个制动器区段中的第二个的第二电磁线圈不同的特性。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个制动器区段被顺序地操作。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个制动器区段包括至少三个制动器区段。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述多个制动器区段中的每一个的压力板在制动扭矩能力上大约相等。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个制动器区段包括辅助制动器区段以及第一主制动器区段和第二主制动器区段。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一主制动器区段和所述第二主制动器区段在制动扭矩能力上大约相等。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述辅助制动器区段在所述第一主制动器区段和所述第二主制动器区段之前被启用。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一主制动器区段和所述第二主制动器区段能够大约同时启用。

9.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一主制动器区段和所述第二主制动器区段能够顺序地启用。

10.一种用于电梯轿厢的制动器系统，包括：

第一制动器区段，所述第一制动器区段可操作用于在第一时间施加第一制动扭矩；

第二制动器区段，所述第二制动器区段可在所述第一制动器区段之后顺序地操作，所述第二制动器区段可操作用于在所述第一时间之后的第二时间施加所述第一制动扭矩；以及

第三制动器区段，所述第三制动器区段可在所述第二制动器区段之后顺序地操作，所述第三制动器区段可操作用于在第三时间施加所述第一制动扭矩。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述第三时间在所述第二时间之后。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述第三时间约等于所述第二时间。

13.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一制动器区段、所述第二制动器区段和所述第三制动器区段被顺序地操作以停止所述电梯轿厢的额定负荷的125％。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一制动器区段、所述第二制动器区段和所述第三制动器区段中的两个可操作用于停止所述电梯轿厢的所述负荷的100％。

15.一种接合用于电梯系统的电磁制动器的方法，包括：

控制多个制动器区段，以顺序地控制用于所述电梯轿厢的减速的所述多个制动器区段的施加。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括从所述多个制动器区段中的每一个施加大约相等的扭矩。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括从所述多个制动器区段中的第一制动器区段、第二制动器区段和第三制动器区段中的每一个施加大约相等的扭矩。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括从所述多个制动器区段中的每一个施加大约相等的扭矩，所述多个制动器区段被顺序地操作以停止所述电梯轿厢的额定负荷的125％。

19.根据权利要求15所述的方法，还包括在施加所述多个制动器区段中的剩余区段之前施加辅助制动器区段。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括施加所述辅助制动器区段以防止超速情况。