CN106276673A - 用于电梯应用的电磁制动系统 - Google Patents

Abstract

一种用于电梯轿厢的制动器包括多个依序操作的制动片段，所述制动片段用来控制用于所述电梯轿厢的减速的制动扭矩的时序和速率。

Description

用于电梯应用的电磁制动系统

背景技术

本公开涉及电梯系统，并且更具体地说，涉及配备有电磁制动系统的电梯系统。

在诸如电力中断期间的紧急停止(E-停止)操作中，电磁制动系统的接合可导致乘客由于急剧减速而不适。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同一方向上时，轿厢比配重(电动运行)更轻。监管机构已限制电磁制动系统的执行来解决这些情况。

在常规绳索式电梯系统中，由于相对沉重的轿厢、配重和所得驱动机器惯性，减速速率是相对低的。在相对更新近的电梯系统中，电梯轿厢轻得多并且总系统惯性更低，这在紧急停止事件期间贡献相对更高的减速速率。这种相对高的减速速率还可导致在某些监管制度下可能不可接受的皮带打滑。

发明内容

根据本公开的一个所公开的非限制性实施方案的用于电梯轿厢的制动系统可包括多个依序操作的制动片段，所述制动片段用来控制用于电梯轿厢的减速的制动扭矩的时序和速率，其中所述多个依序操作的制动片段包括至少三个制动片段。

本公开的其他实施方案可包括，其中多个依序操作的制动片段包括仅三个制动片段。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括，其中多个依序操作的制动片段中的每一个包括电磁线圈，所述电磁线圈控制用于那个制动片段的制动扭矩的时序和速率。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括，其中电磁线圈中的每一个操作来控制相应制动卡钳。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括，其中相应制动卡钳中的每一个与相应制动盘相互作用。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括，其中多个依序操作的制动片段中的每一个被同心地布置在公共平面内。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括，其中多个依序操作的制动片段中的每一个被周向地布置。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括，其中多个依序操作的制动片段中的每一个被轴向地布置。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括，其中多个依序操作的制动片段可操作来停止电梯轿厢的额定负载的125％。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括，其中多个依序操作的制动片段中的N-1数目个可操作来停止电梯轿厢的额定负载的100％，其中N为制动片段的总数。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括，其中多个依序操作的制动片段包括至少三个制动片段。

根据本公开的另一所公开的非限制性实施方案的用于电梯轿厢的制动系统可包括：第一制动片段；第二制动片段，其可在第一制动片段之后依序操作；以及第三制动片段，其可在第二制动片段之后依序操作，第一制动片段、第二制动片段和第三制动片段的顺序操作可操作来控制用于电梯轿厢的减速的制动扭矩的时序和速率。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括，其中第一制动片段、第二制动片段和第三制动片段各自包括电磁线圈，所述电磁线圈操作来控制相应制动盘上的相应制动卡钳。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括，其中第一制动片段、第二制动片段和第三制动片段各自包括电磁线圈，所述电磁线圈操作来控制单个制动盘上的相应制动卡钳。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括，其中第一制动片段、第二制动片段和第三制动片段被依序操作来停止电梯轿厢的额定负载的125％。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括，其中第一制动片段、第二制动片段和第三制动片段中的两个可操作来停止电梯轿厢的负载的100％。

根据本公开的另一所公开的非限制性实施方案的接合用于电梯系统的电磁制动器的方法可包括：依序控制多个制动片段来控制用于电梯轿厢的减速的制动扭矩的时序和速率。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括，其中依序操作多个制动片段来停止电梯轿厢的额定负载的125％。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括：依序操作多个制动片段作为第一制动片段、第二制动片段和第三制动片段。

本公开的任何实施方案的其他实施方案可包括：相对于单个制动盘依序操作多个制动器。

前述特征和元件可组合成各种组合而不具排他性，除非另外明确地指示。这些特征和元件以及其操作将根据以下描述和附图变得更显而易见。然而，应理解，以下描述和附图在本质上意图为示例性的而非限制性的。

附图说明

各种特征将从以下所公开的非限制性实施方案的详细描述中对本领域技术人员变得显而易见。随附于详细描述的附图可简要描述如下:

图1是根据一个所公开的非限制性实施方案的电梯系统的实施方案的示意图；

图2是在再生运行下作用于电梯系统的实施方案上的力的示意图；

图3是在电动运行下作用于电梯系统的实施方案上的力的示意图；

图4是用于电梯系统的电磁制动器的示意图；

图5是示出例如电磁制动系统与多个片段的关系的图表；

图6是用于电梯系统的电磁制动器的另一实施方案的示意图；

图7是用于电梯系统的制动系统的又一电磁制动器实施方案的示意图；

图8是用于图7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电磁制动器实施方案的示意图；

图10是用于图9制动系统的示例性操作值的图形表示；

图11是用于电梯系统的制动控制电路的示意图；以及

图12-图16是用于电梯系统的替代性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，所述一个或多个导轨16与电梯轿厢12的一个或多个导块18相互作用，以沿井道14引导电梯轿厢12。悬吊构件20(通常为绳索和/或皮带)在井道14中悬吊电梯轿厢12。应理解，尽管分别定义特定系统，但是每个系统或任何系统可包括通过硬件和/或软件以其他方式组合或分离。还应理解，尽管示出一个悬吊构件20，但是可利用多个悬吊构件20。悬吊构件20由此在一个或多个滑轮22上布线至配重24，所述配重24也可设置在井道14中。滑轮中的一个或多个可为驱动滑轮26，所述驱动滑轮26可操作地连接到机器28以沿井道14控制电梯轿厢12。

电梯系统10包括制动系统30，在一个实施方案中，所述制动系统30设置在驱动滑轮26处以暂停驱动滑轮26的旋转，并且因此响应于诸如电梯系统10的电力故障或其他紧急停止(E-停止)情形的某些选择情况来停止电梯轿厢12的移动。虽然在所描述的实施方案中，制动系统30设置在驱动滑轮26处，但应理解，在其他实施方案中，制动系统30可位于电梯轿厢12处，并且被配置来接合导轨16，因此停止电梯轿厢12在井道14中的运动。

在这个实施方案中，制动系统30是电磁制动器，所述电磁制动器在供应有电功率并且其电磁线圈被激励时，通常处于打开位置中。这个打开位置允许电梯轿厢12的自由行进。然而，当到电磁线圈的电功率的供应终止时，制动系统30接合并安全地停止电梯轿厢12。在典型的电梯系统10中，电磁制动系统30快速停止电梯轿厢12，但是电梯轿厢12的这种迅速减速可能导致乘客不适。

参考图2和图3，示意性地示出在电梯系统10的操作期间可应用制动器30来停止电梯轿厢12的两种情况。图2示意性地示出电梯轿厢12比配重更轻并且向上行进的情况。在这种情况下，当应用制动系统30时，制动摩擦力32和重力34在相反的方向上。这具有降低电梯轿厢12的减速速率的效果。图3示意性地示出电梯轿厢12比配重更轻，并且当应用制动系统30时向下行进的情况。在这种情况下，制动摩擦力32和重力34在同一方向上，从而一旦应用制动系统30，则有效地增加电梯轿厢12的减速速率。在这种情况下，在一些实施方案中，可能需要将全制动扭矩的施加延迟几百毫秒，并且缓和全制动扭矩的施加以减小电梯轿厢12的减速速率。这还有助于减少对于悬吊构件20的滑动的可能性。

参考图4-图5，某些监管制度可能需要机电制动器满足以下规范要求：

1-制动系统应停止在125％负载的情况下向下行进的轿厢；并且

2-制动器的所有机械部件应安装在至少两个组中，以使得如果一个组故障(N-1)，那么剩余部分应停止并保持住在100％负载的情况下向下行进的轿厢。

在一个实施方案中，制动系统30包括多个依序操作的制动片段40a-40c(这个实例中示出三个片段)。制动片段40a-40c中的每一个可单独操作，并且与其他制动片段相关地设计以满足所需规范要求。多个依序操作的制动片段40a-40c通过增加施加制动扭矩所需的规范的时间来促进紧急停止性能，因此E-停止的减速较平稳并且更可控，这在具有频繁电力中断的地域中特别有利。

在一个示例性电梯系统10中，空轿厢重1000kg，其中工作负载为2000kg，并且配重在0.5过平衡下重2000kg。这导致1000kg的潜在满轿厢不平衡负载和针对125％负载的1500kg以及针对N-1个片段的1000kg负载停止的规范要求(图5)。在这个实例中，3-片段制动器的每个制动片段40a、40b、40c适应500kg以满足1500kg的规范要求1。也就是说，所有制动片段40a、40b、40c的操作停止125％额定负载(1500kg)来满足规范要求1，而N-1个片段40a、40b的操作停止100％负载(1000kg)来满足规范要求2。这本质上缓和了全制动扭矩的施加以减小电梯轿厢12的减速速率。这有利地与其中两个片段中的每一个必须提供额定负载的100％(1000kg)来满足规范要求2的两片段制动器进行比较，并且因此在两个片段操作时产生2000kg的总制动扭矩。换句话说，当两个片段适当操作时(这是典型的)，用于两片段制动器的规范要求2在紧急停止事件期间产生相对高的减速速率。值得注意的是，对于4-片段制动器和5-片段制动器来说，规范要求1必定控制来满足125％额定负载要求(1500kg)(图5)。

继续参考图4，多个依序操作的制动片段40a-40c中的每一个包括可单独操作的电磁线圈50a-50n，所述电磁线圈50a-50n驱动相关制动卡钳52a-52c来控制施加至单个制动盘54的制动扭矩的时序和速率。也就是说，制动卡钳52a-52c中的每一个是非圆形的，并且与单个制动盘54的相应扇区相互作用。电磁线圈50a-50c中的每一个可为卵形的、弯曲的、豆形的、圆形的等，并且操作来控制其相应制动卡钳52a-52c。

参考图6，多个依序操作的制动片段40a-40c(这个实例中示出三个片段)中的每一个可替代地可包括分离的制动子系统42a-42c。分离的制动子系统42a-42c中的每一个包括制动盘44a-44c、电磁线圈46a-46c和相关制动卡钳48a-48c。也就是说，制动子系统42a-42c中的每一个是完备的，并且沿轴A单独地安装在驱动滑轮26上。

参考图7，制动系统30的另一实施方案包括三个依序操作的制动片段60a-60c，所述制动片段60a-60c各自包括可单独操作的电磁线圈62a-62c(示意性地示出)，所述电磁线圈62a-62c驱动相关制动卡钳64a-64c来控制施加至单个制动盘66的制动扭矩的时序和速率。在这个实施方案中，制动片段60a-60c中的每一个的大小大约相等，而电磁线圈62a-62c中的每一个是不同的，以便改变三个依序操作的制动片段60a-60c的响应时间。也就是说，制动片段60a-60c中的每一个施加大约相等的制动扭矩，但在与紧急停止(E-停止)开始不同的时间处释放。电磁线圈62a-62c的差异可通过例如线圈设计中的不同特征来实现，所述特征诸如线圈匝数、线圈直径、线圈材料、线圈大小、间隙大小、制动电压、板/壳体材料，和/或它们的组合。应理解，可定义各种特征来区分电磁线圈62a-62c的操作。

在这个实施方案中，第一制动片段60a相对迅速地下降，这几乎立即导致总制动扭矩的约1/3的迅速施加。总制动扭矩的约1/3的这种迅速施加防止超速情况(图7)。然后，第二电磁线圈62b和第三电磁线圈62c的大小被设定成依序释放相关制动片段60b、60c以完成相对平稳的停止。

参考图8，在紧急停止(E-停止)操作开始后，第一制动片段60a迅速地释放以防止超速。值得注意的是，电梯轿厢12的速度略微地增加，但由于第一电磁线圈62a的迅速下降，超速情况不会发生。然后，第二电磁线圈62b和第三电磁线圈62c此后依序下降以延长制动激活时间，从而实现相对平稳的停止。这种顺序操作有助于对另外相对苛刻的E-停止的被动减少，符合电梯规范，并且不需要补充的外部电源。

参考图9，制动系统30的另一实施方案包括副制动片段80a和两个主制动片段80b、80c，它们各自包括可单独操作的电磁线圈82a-82c和相关制动卡钳84a-84c，所述制动卡钳84a-84c用来控制施加至单个制动盘86的制动扭矩的时序和速率。在这个实施方案中，副制动片段80a明显比主制动片段80b、80c更小。在这个实例中，副制动片段80a是约30度片段，主制动片段80b、80c中的每一个是约115度。副制动片段80a的大小可被设定成仅足够大来防止超速情况。在一个实例中，超速情况是约标称(例如1米每秒的标称速度)的15％。

参考图10，在紧急停止(E-停止)操作开始后，副制动片段80a相对迅速地施加足以防止超速的制动扭矩。值得注意的是，电梯轿厢12的速度可能略微地增加，但由于副制动片段80a的迅速施加，超速问题不会发生。然后，第二制动片段80b和第三制动片段80c此后基本上同时下降，以实现与常规E-停止相比相对平稳的停止。这个操作解决了对顺序制动下降(图7和图8)的本地规范挑战，然而仍有助于对另外相对苛刻的E-停止的被动减少。

参考图11，制动系统30的另一实施方案包括制动控制电路100，所述制动控制电路100用来控制制动系统30的多个制动片段110a-110c(这个实例中示出三个片段)中的每一个的操作，并且从而被动地排序制动片段110a-110c中的每一个的制动下降，以减缓E-停止事件中的减速速率。各种监管机构需要机电制动系统来在断开制动释放电路后，在没有补充延迟的情况下变得有效。二极管和电容器元件并不由监管机构考虑来构成补充延迟。

制动控制电路100包括电磁线圈112a-112c、缓冲器网络114a-114c和用于相应制动片段110a-110c中的每一个的自锁继电器116a-116c。应理解，尽管在这个实例中示出三个片段，但是任何数量的片段将从此受益。

缓冲器网络114a-114c被电布置以使得电磁线圈112a-112c被及时排序以减缓用于E-停止事件的减速速率。例如，缓冲器网络114a可包括与另一个二极管118串联的浪涌吸收部件116(诸如齐纳二极管、金属氧化物变阻器(MOV)、瞬态吸收器(Transorb)，或其他部件)，以用于制动片段110a的电磁线圈112a的相对快速的操作；缓冲器网络114b可为与二极管122串联的电阻器120，以用于第二制动片段110b的第二电磁线圈112b的下一个顺序操作；并且缓冲器网络114c可包括与二极管126并联的电容器124，以用于第三制动片段110c的第三电磁线圈112c的下一个顺序操作。

在功率损耗之后的E-停止操作开始后，缓冲器网络114a最低限度地延长用于制动片段110a的电磁线圈112a的相对快速的操作的电流。制动片段110a从而容易地迅速施加足以防止超速的制动扭矩。然后，第二电磁线圈112b和第三电磁线圈112c根据由相应缓冲器网络114b、114c所提供的制动下降时间而下降，以完成相对平稳的E-停止。这个操作解决了顺序制动下降的本地规范挑战，然而仍有助于对另外相对苛刻的E-停止的被动减少。

应理解，缓冲器网络114ab、114c可容易地定义来为制动片段110a-110c中的每一个提供所需响应。在图12-图16中示意性地示出缓冲器网络的替代实施方案，以提供制动下降时间的范围，诸如相对快速的齐纳二极管缓冲器网络布置(图12)；具有可变电阻器的可调整速度缓冲器网络布置(图13)；缓慢缓冲器网络布置(图14)；具有并联的电容器和二极管的超缓慢缓冲器网络布置(图15)；以及具有串联的二极管和线圈或电感器的超缓慢缓冲器网络布置(图16)。应理解，可利用各种缓冲器网络及其各种组合来控制制动片段110a-110c中的每一个的致动顺序。

制动片段110a-110c中的每一个的自锁继电器116a-116c可在E-停止事件中同时关闭，以使得发生所有制动片段的顺序制动下降。可替代地，仅自锁继电器116a-116c中的一个或多个关闭，以使得特定的自锁继电器116a-116c基于例如电梯轿厢12行进(诸如再生或电动)的方向，和/或电梯轿厢12与配重24之间的负载不平衡而在电梯轿厢12开始运行时被设置到所选择的位置。也就是说，仅特定的制动片段110a-110c可针对特定的电梯运行来进行设置。虽然本文中示出和描述了自锁继电器116a-116c，但应理解，制动控制电路100中可利用其他切换机构。例如，在其他实施方案中，可使用正常、非自锁继电器或诸如mofset的电子开关。此外，可利用额外的继电器与mofset结合来“自锁”mofset。这个操作解决了顺序制动下降的本地规范挑战，然而仍有助于对另外相对苛刻的E-停止的被动减少。

在描述的上下文中(尤其是在以下权利要求书的上下文中)术语“一个”、“一种”、“所述”的使用和类似参考将被解释为涵盖单数和复数，除非本文中另外指示或由上下文具体地否定。与数量结合使用的修饰词“约”包括所述值，并且具有由上下文所指定的意义(例如，所述修饰词包括与特定数量的测量相关联的误差的程度)。本文中所公开的所有范围包括端点，并且所述端点可独立地相互组合。

尽管不同的非限制性实施方案具有具体示出的部件，但本发明的实施方案不局限于那些特定组合。有可能使用来自任何非限制性实施方案的部件或特征中的一些与来自任何其他非限制性实施方案的特征或部件进行组合。

应理解，贯穿若干附图，相同参考数字识别对应或相似元件。还应理解，尽管在所示出的实施方案中公开了特定的部件布置，但其他布置将从此受益。

尽管示出、描述和要求保护特定的步骤顺序，但应理解，除非另外指示，否则步骤可以任何顺序、单独或组合执行，并且将仍然从本公开受益。

前述描述是示例性的而不是由其中的限制所限定。本文中公开了各种非限制性实施方案，然而，本领域普通技术人员将意识到，根据以上教义的各种修改和变化将落入随附权利要求书的范围内。因此，应理解，在随附权利要求书的范围内，可以不同于如特定描述的方式实践本公开。因此，应研究随附权利要求书来确定真实范围和内容。

Claims (20)

1.一种用于电梯轿厢的制动系统，其包括：

多个依序操作的制动片段，所述制动片段用来控制用于所述电梯轿厢的减速的制动扭矩的时序和速率，其中所述多个依序操作的制动片段包括至少三个制动片段。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述多个依序操作的制动片段包括仅三个制动片段。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述多个依序操作的制动片段中的每一个包括电磁线圈，所述电磁线圈控制用于那个制动片段的制动扭矩的所述时序和所述速率。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述电磁线圈中的每一个操作来控制相应制动卡钳。

5.如权利要求4所述的系统，其中所述相应制动卡钳中的每一个与相应制动盘相互作用。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述多个依序操作的制动片段中的每一个被同心地布置在公共平面内。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述多个依序操作的制动片段中的每一个被周向地布置。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述多个依序操作的制动片段中的每一个被轴向地布置。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述多个依序操作的制动片段可操作来停止所述电梯轿厢的额定负载的125％。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述多个依序操作的制动片段中的N-1数目个可操作来停止所述电梯轿厢的所述额定负载的100％，其中N为制动片段的总数。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述多个依序操作的制动片段包括至少三个制动片段。

12.一种用于电梯轿厢的制动系统，其包括：

第一制动片段；

第二制动片段，其可在所述第一制动片段后依序操作；以及

第三制动片段，其可在所述第二制动片段后依序操作，所述第一制动片段、所述第二制动片段和所述第三制动片段的所述顺序操作可操作来控制用于所述电梯轿厢的减速的制动扭矩的时序和速率。

13.如权利要求12所述的系统，其中所述第一制动片段、所述第二制动片段和所述第三制动片段各自包括电磁线圈，所述电磁线圈操作来控制相应制动盘上的相应制动卡钳。

14.如权利要求12所述的系统，其中所述第一制动片段、所述第二制动片段和所述第三制动片段各自包括电磁线圈，所述电磁线圈操作来控制单个制动盘上的相应制动卡钳。

15.如权利要求12所述的系统，其中所述第一制动片段、所述第二制动片段和所述第三制动片段被依序操作来停止所述电梯轿厢的额定负载的125％。

16.如权利要求15所述的系统，其中所述第一制动片段、所述第二制动片段和所述第三制动片段中的两个可操作来停止所述电梯轿厢的所述负载的100％。

17.一种接合用于电梯系统的电磁制动器的方法，其包括：

依序控制多个制动片段来控制用于所述电梯轿厢的减速的制动扭矩的时序和速率。

18.如权利要求17所述的方法，其中依序操作所述多个制动片段来停止所述电梯轿厢的额定负载的125％。

19.如权利要求18所述的方法，其还包括依序操作所述多个制动片段作为第一制动片段、第二制动片段和第三制动片段。

20.如权利要求19所述的方法，其还包括相对于单个制动盘依序操作所述多个制动器。