CN106365012A - 带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯，本申请轿厢顶部有控制装置，轿厢上方有曳引机与滑轮组件，曳引机与滑轮组件一侧有限速器，轿厢上方绳缆经过曳引机与滑轮组件和限速器与对重相连，曳引机与滑轮组件的曳引机与发电机转轴相连，发电机通过连接线与蓄能电池相连，轿厢的左侧和右侧分别安装有左电磁铁和右电磁铁，井道内壁固定安装有铁板，左侧的铁板对应左电磁铁，右侧的铁板对应右电磁铁。本发明可以增加垂直电梯的制动力，有助于解决电梯机械制动力不足造成的溜梯问题，同时增大运动阻力有助于降低超速或失速电梯的运行速度，提高电梯的安全可靠性，降低对乘客的人身伤害。

Description

带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯及控制方法

技术领域

本发明涉及电梯安全技术领域，特别是涉及带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯及控制方法。

背景技术

随着现代高层建筑的迅速发展，电梯已然成为人们生活中必不可少的垂直交通工具，截至2015年底，全国电梯总量超过400万台，较2011年增长了近1.5倍，我国用电梯保有量居世界第一位。然而，近几年来，恶性电梯事故频发，乘客伤亡不断，2015年仅一个月发生的电梯事故高达8起，造成6人死亡、14人受伤的惨剧，严重危及乘客的生命安全，民众开始重新认识电梯，并对电梯的安全性产生了信任危机。另一方面，随着摩天楼的群起，对电梯的运行速度不断提出挑战，促进了超高速电梯技术的发展，目前世界上电梯的最高速度已达到1200m/min。在电梯数量的逐年上升和越来越快的垂直升降速度下，事故的发生率也越来越高，特别是井道部件挤压安全事故及其防护，电梯作为特种设备对其安全装置的要求也应愈加高。因机械故障造成制动力不足会引起的轿厢蹲底或冲顶的溜梯现象，对乘客的危害性、对电梯本身的破坏性较大，甚至出现生命危险，因此需进一步增强电梯安全性能。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯及控制方法，可以增加垂直电梯的制动力，有助于解决电梯机械制动力不足造成的溜梯问题，同时增大运动阻力有助于降低超速或失速电梯的运行速度，提高电梯的安全可靠性，降低对乘客的人身伤害，为达此目的，本发明提供带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯，包括轿厢、绳缆、曳引机与滑轮组件、限速器、发电机、蓄能电池、对重、铁板、电磁铁和控制装置，所述垂直电梯在井道内，所述轿厢顶部有控制装置，所述轿厢上方有曳引机与滑轮组件，所述曳引机与滑轮组件一侧有限速器，所述轿厢上方绳缆经过曳引机与滑轮组件和限速器与对重相连，所述曳引机与滑轮组件的曳引机与发电机转轴相连，所述发电机通过连接线与蓄能电池相连，所述轿厢的左侧和右侧分别安装有左电磁铁和右电磁铁，所述井道内壁固定安装有铁板，左侧的铁板对应左电磁铁，右侧的铁板对应右电磁铁。

本发明的进一步改进，所述铁板通过紧固件或贴片或固定架方式固定在井道内壁，本申请可根据实际需要使用相应的方式固定铁板。

本发明的进一步改进，所述铁板为整体式或分体式，本发明可以根据井道长度以及安装是否方便选择相应的铁板。

本发明的进一步改进，所述铁板为分体式，所述铁板分成n级，左侧的铁板分别为第一级左铁板、第二级左铁板至第n级左铁板，n为正整数，n≥3，右侧的铁板分别为第一级右铁板、第二级右铁板至第n级右铁板，n为正整数，n≥3，每级铁板对应一个楼层，考虑本发明多用于高楼，因此可使用多级铁板。

带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯控制方法：

第一步：利用传感器监测轿厢的运行速度，利用压力传感器监测制动器动作，将压力传感器置于铁板上；

第二步：将电梯停靠指令，轿厢的运行速度，制动器的动作信号和限位器的信号作为控制器的输入，将蓄能电池的输出电流作为输出；

第三步：控制器判断输入信号，当电梯停靠时，发出停靠信号，根据输入信号状态判定是否给电磁铁通电；通过轿厢的运行速度，制动器上压力传感器数据和铁板上的压力传感器数据判断是否增加电流；若轿厢运行速度为零，电流不增加；

第四步：监测控制信号，若轿厢运行超速或限速器发出警报，立即利用蓄能电池给电磁铁通电，根据轿厢的运行速度，判定是否增加电流；

第五步：继续监测控制信号，若电梯停靠完成，电梯重新启动信号发出，控制器切断电源；

第六步：监测蓄能电池电量，若蓄能电池电量达到上限，发电机停机；若蓄能电池电量达到下限，启动发电机。

本发明带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯及控制方法，与原制动结构相结合，能够实时调节励磁电流，控制电磁制动力，增强电梯的制动效果，提高电梯的安全性。该装置充分利用电梯运行产生的能量发电，不另加电源装置，体现了节能特性。基于此模型，有利于解决电梯机械制动力不足造成的溜梯问题，同时增大运动阻力有助于降低超速或失速电梯的运行速度，提高电梯的安全可靠性，降低对乘客的人身伤害。

附图说明

图1为本发明带垂直电梯多级电磁制动节能安全装置的电机结构简化图；

图2为本发明带垂直电梯多级电磁制动节能安全装置的电机结构图；

图3为本发明垂直电梯多级电磁制动节能安全装置控制图；

图示说明:

1、轿厢；2、绳缆；3、曳引机与滑轮组件；4、限速器；5、发电机；6、蓄能电池；7、对重；8、井道；9、第一级右铁板；10、第二级右铁板；11、第n级右铁板；12、第一级左铁板；13、第二级左铁板；14、第n级左铁板15、右电磁铁；16、左电磁铁；17、控制器。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明提供带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯及控制方法，可以增加垂直电梯的制动力，有助于解决电梯机械制动力不足造成的溜梯问题，同时增大运动阻力有助于降低超速或失速电梯的运行速度，提高电梯的安全可靠性，降低对乘客的人身伤害。

作为本发明一种实施例，本发明提供带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯，包括轿厢1、绳缆2、曳引机与滑轮组件3、限速器4、发电机5、蓄能电池6、对重7、铁板、电磁铁和控制装置17，所述垂直电梯在井道8内，所述轿厢1顶部有控制装置17，所述轿厢1上方有曳引机与滑轮组件3，所述曳引机与滑轮组件3一侧有限速器4，所述轿厢1上方绳缆2经过曳引机与滑轮组件3和限速器4与对重7相连，所述曳引机与滑轮组件3的曳引机与发电机5转轴相连，所述发电机5通过连接线与蓄能电池6相连，所述轿厢1的左侧和右侧分别安装有左电磁铁16和右电磁铁15，所述井道8内壁固定安装有铁板，左侧的铁板对应左电磁铁16，右侧的铁板对应右电磁铁15。

作为本发明一种具体实施例，本发明提供如图1图2所示的带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯，包括轿厢1、绳缆2、曳引机与滑轮组件3、限速器4、发电机5、蓄能电池6、对重7、铁板、电磁铁和控制装置17，所述垂直电梯在井道8内，所述轿厢1顶部有控制装置17，所述轿厢1上方有曳引机与滑轮组件3，所述曳引机与滑轮组件3一侧有限速器4，所述轿厢1上方绳缆2经过曳引机与滑轮组件3和限速器4与对重7相连，所述曳引机与滑轮组件3的曳引机与发电机5转轴相连，所述发电机5通过连接线与蓄能电池6相连，所述轿厢1的左侧和右侧分别安装有左电磁铁16和右电磁铁15，所述井道8内壁固定安装有铁板，左侧的铁板对应左电磁铁16，右侧的铁板对应右电磁铁15，所述铁板为分体式，本发明可以根据井道长度以及安装是否方便选择相应的铁板，所述铁板为分体式，所述铁板分成n级，左侧的铁板分别为第一级左铁板、第二级左铁板至第n级左铁板，n为正整数，n≥3，右侧的铁板分别为第一级右铁板、第二级右铁板至第n级右铁板，n为正整数，n≥3，每级铁板对应一个楼层，考虑本发明多用于高楼，因此可使用多级铁板，所述铁板通过紧固件或贴片或固定架方式固定在井道内壁，本申请可根据实际需要使用相应的方式固定铁板。

带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯控制方法如图2所示具体如下：

第一步：利用传感器监测轿厢的运行速度，利用压力传感器监测制动器动作，将压力传感器置于铁板上；

第二步：将电梯停靠指令，轿厢的运行速度，制动器的动作信号和限位器的信号作为控制器的输入，将蓄能电池的输出电流作为输出；

第三步：控制器判断输入信号，当电梯停靠时，发出停靠信号，根据输入信号状态判定是否给电磁铁通电；通过轿厢的运行速度，制动器上压力传感器数据和铁板上的压力传感器数据判断是否增加电流；若轿厢运行速度为零，电流不增加；

第四步：监测控制信号，若轿厢运行超速或限速器发出警报，立即利用蓄能电池给电磁铁通电，根据轿厢的运行速度，判定是否增加电流；

第五步：继续监测控制信号，若电梯停靠完成，电梯重新启动信号发出，控制器切断电源；

第六步：监测蓄能电池电量，若蓄能电池电量达到上限，发电机停机；若蓄能电池电量达到下限，启动发电机。

本发明所述的垂直电梯多级电磁制动节能安全装置主要包括轿厢1、曳引机与滑轮组件3、限速器4、发电机5、蓄能电池6，对重7、井道8上的多级右铁板和多级左铁板、以及轿厢1两侧的电磁铁和控制器17组成，结构如图1所示。其中发电机5利用电梯运行过程中产生的机械能发电，并将电能储存在蓄能电池里，充分利用了电梯运动过程中产生的机械能，为电磁铁工作提供了激励源，体现了垂直电梯多级电磁制动装置的节能特性。两侧井道分别设置有多级铁板，数量与楼层停靠层数相同，位置与层门平齐。轿厢两侧装有左右电磁铁，当电梯停靠某一楼层时，能与该楼层安装的铁板形成电磁通路。控制器根据轿厢的运行速度和限速器发出的信号进行进行判定，控制蓄能电池充电或放电。

本发明所述的垂直电梯多级电磁制动节能安全装置的工作原理如下所述：

当电梯正常运行过程中，停靠某一楼层，机械制动器开始动作时，控制器发出指令，控制蓄能电池对电磁铁进行放电，电磁铁通电后，产生电磁场，与对应铁板形成电磁通路，并对铁板产生吸力，增大轿厢运动阻力，从而增大电梯的制动力，当轿厢运行启动时，控制器切断电源，消除电磁场，从而消除由电磁场产生的运动阻力；当电梯出现机械制动故障轿厢运行速度过快或限速器发出报警信号时，控制器立即发出指令，给电磁铁通电，随着轿厢的运行轨迹形成多级电磁阻力，降低轿厢的运行速度。

电磁力计算公式如下：

$F=\frac{\mathrm{\μ}S}{2{\mathrm{kf}}^2{\mathrm{\δ}}^2}{\left(NI\right)}^2;$

其中μ为真空磁导率，μ＝4π×10^-7；S为磁路横截面积；kf为漏磁系数；δ为气隙长度；N为线圈匝数；I为激励电流；

由此可得其力矩计算公式为；

$M=Fl=\frac{\mathrm{\μ}Sl}{2{\mathrm{kf}}^2{\mathrm{\δ}}^2}{\left(NI\right)}^2;$

以AVP-P3000000H1乘客电梯为例，其载客量为1000kg，运行速度为1.0m/s，轿厢内宽1600mm，深1280mm，高2300mm，其井道尺寸为宽2200mm，深2150mm。根据电磁铁安装位置及轿厢厚度影响，电磁铁厚度设为300mm，铁板厚度设为270mm，则电磁铁之间的气隙厚度为30mm，设匝数为3000，磁路横截面积为0.8×(1600×1280)mm2，当直流电流为2A，其制动力F为18292N，为电梯载客量的1.87倍，制动力矩为609733牛米，其制度加速度为6.1m/s2，大大缩短了制动距离，提高了电梯的安全性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (5)

1.带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯，包括轿厢（1）、绳缆（2）、曳引机与滑轮组件（3）、限速器（4）、发电机（5）、蓄能电池（6）、对重（7）、铁板、电磁铁和控制装置（17），所述垂直电梯在井道（8）内，其特征在于：所述轿厢（1）顶部有控制装置（17），所述轿厢（1）上方有曳引机与滑轮组件（3），所述曳引机与滑轮组件（3）一侧有限速器（4），所述轿厢（1）上方绳缆（2）经过曳引机与滑轮组件（3）和限速器（4）与对重（7）相连，所述曳引机与滑轮组件（3）的曳引机与发电机（5）转轴相连，所述发电机（5）通过连接线与蓄能电池（6）相连，所述轿厢（1）的左侧和右侧分别安装有左电磁铁（16）和右电磁铁（15），所述井道（8）内壁固定安装有铁板，左侧的铁板对应左电磁铁（16），右侧的铁板对应右电磁铁（15）。

2.根据权利要求1所述的带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯，其特征在于：所述铁板通过紧固件或贴片或固定架方式固定在井道（8）内壁。

3.根据权利要求1所述的带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯，其特征在于：所述铁板为整体式或分体式。

4.根据权利要求3所述的带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯，其特征在于：所述铁板为分体式，所述铁板分成n级，左侧的铁板分别为第一级左铁板（13）、第二级左铁板（13）至第n级左铁板（14），n为正整数，n≥3，右侧的铁板分别为第一级右铁板（13）、第二级右铁板（13）至第n级右铁板（14），n为正整数，n≥3，每级铁板对应一个楼层。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的带多级电磁辅助制动节能安全装置的垂直电梯控制方法，其特征在于：

第一步：利用传感器监测轿厢的运行速度，利用压力传感器监测制动器动作，将压力传感器置于铁板上；

第二步：将电梯停靠指令，轿厢的运行速度，制动器的动作信号和限位器的信号作为控制器的输入，将蓄能电池的输出电流作为输出；

第三步：控制器判断输入信号，当电梯停靠时，发出停靠信号，根据输入信号状态判定是否给电磁铁通电；通过轿厢的运行速度，制动器上压力传感器数据和铁板上的压力传感器数据判断是否增加电流；若轿厢运行速度为零，电流不增加；

第四步：监测控制信号，若轿厢运行超速或限速器发出警报，立即利用蓄能电池给电磁铁通电，根据轿厢的运行速度，判定是否增加电流；

第五步：继续监测控制信号，若电梯停靠完成，电梯重新启动信号发出，控制器切断电源；

第六步：监测蓄能电池电量，若蓄能电池电量达到上限，发电机停机；若蓄能电池电量达到下限，启动发电机。