CN106477437A - 电梯无线电力供应 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及电梯无线电力供应。一种电梯系统可包括电梯轿厢，其具有电动轿厢子系统；以及导轨，其被构造和布置来沿井道且在行进方向上引导所述电梯轿厢。所述系统的初级绕组沿所述井道定位，并且永磁体组件耦接到所述电梯轿厢。所述初级绕组和所述永磁体组件一起限定用于响应于驱动信号向所述电梯轿厢施加运动的线性电机。所述电梯系统的次级绕组组件耦接到所述电梯轿厢，并且沿所述行进方向邻近所述永磁体组件定位。在操作中，所述次级绕组组件产生电流以便给所述轿厢子系统供电。

Description

电梯无线电力供应
背景技术
本文所公开的主题大体上涉及电梯的领域，并且更具体地说，涉及用于电梯系统的无线电力供应。
自推进电梯系统，也称为无绳电梯系统，在用于捆扎系统的绳索的质量过高和/或在单个井道中需要多个电梯轿厢的某些应用(例如，高层建筑)中是有用的。电梯轿厢通常需要电力以用于通风、照明系统、控制单元、通信单元并给安装在例如电梯轿厢控制器上的电池组再充电。现有系统使用移动电缆或集电器/滑块来将移动电梯轿厢与沿电梯井道分布的电力线连接。
发明内容
根据本公开的一个非限制性实施方案的电梯系统包括：被布置来沿井道行进的电梯轿厢，所述电梯轿厢包括电动轿厢子系统；沿井道定位用于向电梯轿厢施加运动的推进系统，所述推进系统包括沿井道对准的多个初级绕组；以及次级绕组组件，其耦接到电梯轿厢并且被配置来在多个初级绕组中的邻近初级绕组通电时产生电流以便给轿厢子系统供电。
除上述实施方案之外，推进系统包括耦接到电梯轿厢的组件，并且多个初级绕组和组件限定用于在行进方向上向电梯轿厢施加运动的线性电机。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，组件是永磁体组件。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，初级绕组被定位在次级绕组组件的第一次级绕组与第二次级绕组之间。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，次级绕组组件的线圈节距与初级绕组的线圈节距不匹配。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，次级绕组组件是与永磁体组件同轴对准的。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，初级绕组在顺序地邻近永磁体组件时设置有第一电流分布并且在顺序地邻近次级绕组组件时设置有不同的第二电流分布。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，电梯轿厢子系统包括电池组、通风单元、照明系统、控制单元和通信单元中的至少一个。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，次级绕组组件响应于在被顺序地选择来给电梯轿厢传输电力时的初级绕组的第一电流分布而产生电流以便给电梯轿厢子系统供电，并且其中第一电流分布不同于在被顺序地选择来推进电梯轿厢时所施加的初级绕组的第二电流分布。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，电梯系统包括控制器，其被配置来顺序地控制初级绕组并且选择性地施加第一电流分布和第二电流分布。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，电梯系统是无绳的。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，行进方向是垂直的。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，永磁体组件的垂直高度大于次级绕组组件的垂直高度。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，永磁体组件与次级绕组组件垂直地间隔开。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，永磁体组件设置在次级绕组组件上方。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，电梯系统包括整流器，其设置在电梯轿厢中并且被配置来将所产生的电流转换成DC电流。
一种用于电梯轿厢的无线电力供应，其包括用于在井道中向电梯轿厢施加垂直运动的线性电机，所述线性电机包括耦接到电梯轿厢用于磁悬浮的永磁体组件，根据另一个非限制性实施方案的无线电力供应包括：沿井道分布的多个初级绕组；接合到电梯轿厢的第一次级绕组；以及接合到电梯轿厢的第二次级绕组，并且其中多个绕组设置在第一次级绕组与第二次级绕组之间，并且第一次级绕组和第二次级绕组被配置来产生电流以便给轿厢子系统供电。
除上述实施方案之外，轿厢子系统包括电池组、通风单元、照明系统、控制单元和通信单元中的至少一个。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，第一次级绕组和第二次级绕组响应于专用于感应电力传输的电流分布而产生电流，以便给电梯轿厢子系统供电。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，多个初级绕组被配置来以第一频率通电用于电梯轿厢推进并且以第二频率通电用于电力传输，其中第二频率大于第一频率。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，第二频率大于1kHz。
替代地或除此之外，在上述实施方案中，第一次级绕组和第二次级绕组被设置与永磁体组件远离至少一个初级模块长度。
前述特征和元件可以各种组合非排他性地进行组合，除非另有明确指示。根据以下描述和附图，这些特征和元件及其操作将变得更为明显。然而，应理解下述描述和附图意图在本质上是示例性的并且是非限制性的。
附图说明
各种特征通过公开的非限制性实施方案的下述详述对于本领域技术人员将变得显而易见。详细说明所附的附图可简述如下：
图1示出示例性实施方案中的具有无线电力供应的电梯系统；
图2为示例性实施方案中的电梯系统的轿厢和无线供电系统部分的自顶向下视图；
图3为在移除了部分以便示出内部细节的情况下的电梯系统的透视图；并且
图4为电梯系统的无线电力供应的示意图。
具体实施方式
被转让给与本公开相同的受让人并且在与本公开相同的日期提交的以下专利申请全文以引用方式并入本文中(通过案卷号来识别)：79766US01(U320411US)；77961US01(U320462US)；78887US01(U320410US)；和77964US01(U320409US)。
图1描绘示例性实施方案中的电梯系统10，其可以是无绳的。电梯系统10包括可以是线性电机的推进系统12、无线电力供应14和电梯轿厢16，所述电梯轿厢16在井道18中沿可以是基本上垂直的行进方向(见箭头20)行进。电梯轿厢16沿一个或多个导轨22行进，所述导轨22沿井道18的长度延伸。线性电机12包括沿导轨22设置的初级绕组24和接合到电梯轿厢16的永磁体组件26。初级绕组24包括可耦接到导轨22的多个线圈。在电梯轿厢16的任一侧上的每一个导轨22可包括初级绕组24。初级绕组24用作线性电机12的定子绕组以便向电梯轿厢16施加运动。初级绕组24可以是三相电布置的。在示例性实施方案中，初级绕组24可与导轨22分开定位。根据其他示例性实施方案，绕组24可用作导轨22或并入导轨22中。根据示例性实施方案，可使用单个定子而不是多个定子。此外，多个定子可如在图1中所示被配置在电梯轿厢16的相反侧上，或者它们可具有不同配置，例如，多个定子可邻近电梯轿厢16的单侧定位。
参考图1至3，导轨22可支撑初级绕组24。初级绕组24的线圈可绕铁磁芯形成。永磁体组件26可包括第一多个磁体28和第二多个磁体30，其各自安装到电梯轿厢16，并且定位在初级绕组24的相反侧上。初级绕组24和永磁体组件26形成用于向电梯轿厢12施加运动的永磁体同步电机。初级绕组被配置来产生磁通量，所述磁通量在永磁体组件26上施加力以便控制电梯轿厢16的移动(例如，向上、向下移动或保持静止)。
无线电力供应14包括次级绕组组件32，其被安装到电梯轿厢16，与初级绕组24的一个或多个线圈电感耦合，并且沿轿厢行进方向20与永磁体组件26大体间隔开(例如，上方或下方)。次级绕组组件32可包括第一次级绕组34和第二次级绕组36，其中至少一个初级绕组24设置在其间。第一次级绕组34可与第一多个磁体28同轴对准，并且第二次级绕组36可与第二多个磁体30同轴对准。第一次级绕组34和第二次级绕组36的高度(即沿方向20截取的)在与初级绕组24的任一个线圈比较时可能在尺寸上是不同的(例如，在高度上基本更大)。另外应当考虑和理解，第一次级绕组34和第二次级绕组36可各自包括多于一个线圈(未示出)，并且各自的极距不需要与初级绕组24的线圈极距匹配。此外，可仅存在一组次级绕组，并且/或者初级绕组24可不设置在两组次级绕组之间，而是可邻近次级绕组。
更具体地，并且作为一个非限制性实例，三个初级相位(即与初级绕组24的相应三个邻近线圈相关联的相位A、B和C)可通过平衡电流或通过具有等于零的瞬时总和的电流来激励，并且次级绕组34、36可相应地在初级绕组24的三个邻近线圈上横跨极距。在此类配置中，由次级绕组34、36产生的观察磁通量可接近于零而不用考虑初级线圈的激励频率；并且因此没有电力可被感应传输到次级线圈。然而，如果初级相位(即A、B和C)中的激励是不平衡的或它们的瞬时总和不是零，或仅初级相位的子集(例如，相位A和B)被激励，或次级绕组34、36是较小线圈节距，那么在次级线圈上观察到的净磁通量将不为零，这可促进感应电力传输。无论次级线圈极距相对于初级线圈如何，并且因为由次级线圈产生的力脉动的不希望效果，为电力传输所施加的激励频率可基本上高于(例如，大于1kHz)用于电梯轿厢推进的激励频率。
如果处于初级相位(即A、B和C)的所有线圈在初级绕组24也顺序地用于电梯轿厢推进时被同时激励，可能希望次级绕组34、36与永磁体组件26远离至少初级模块长度(例如，1.3米)。另外应当考虑和理解，初级绕组24可专用于电力传输，而其他初级绕组专用于电梯轿厢推进。在此替代方案中，次级绕组34、36不需要与永磁体组件远离至少初级模块长度。
控制器38向线性电机12的初级绕组24提供顺序的第一驱动信号(见图1中的箭头40)，以便通过永磁体组件26向电梯轿厢16施加运动。此外，控制器38也向初级绕组24提供顺序的第二驱动信号(见箭头42)，以便通过次级绕组组件32向电梯轿厢16提供感应电力。可以使用通用微处理器来实现控制器38，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执行本文中所描述的操作。可替代地，可以硬件(例如，ASIC、FPGA)或硬件/软件的组合实现控制器38。控制器38也可以是电梯控制系统的部分。控制器38可包括电力电路(例如，逆变器或驱动器)以便顺序地给初级绕组24供电。另外应当考虑和理解，控制器可被实现为具有特定功能的多个独立单元。
参考图1和4，示出电梯系统10的高层次示意图。控制器38可向所选择的初级绕组24提供驱动信号42(例如，三相)。当选择的初级绕组24接收驱动信号42时，相同绕组不接收指示推进的驱动信号40。更具体地，与轿厢推进相关联的驱动信号40可具有不同于与感应电力传输相关联的驱动信号42的电流分布。因此，控制器38可被配置来不仅识别轿厢16在井道18中的位置，而且识别永磁体组件26的位置和次级绕组组件32的位置(即彼此相对的位置)。以此方式，初级绕组24可以是双功能的，并因此重新用于两个组件26、32。例如，用于推进的激励频率可在0Hz至100Hz的范围内，而无线电力传输频率可在1kHz至250kHz的范围内。
无线电力供应14可进一步包括连接到次级绕组组件32的整流器44。整理器44可将来自次级绕组组件32的交流电流(AC)转换成直流电流(DC)。整流器44的输出可提供给一个或多个电动轿厢子系统46。轿厢子系统46的非限制性实例可包括电池组48、通风单元50、照明系统52、控制单元54和通信单元56。应理解，整流器44可向多种电梯轿厢子系统提供电力，并且图4中的部件是示例性的。根据另外的示例性实施方案，整流器44的输出可本地存储在电梯轿厢16上的电池组48中以用作应急电力。
本公开的实施方案使得能够对可以是自推进的电梯系统的移动电梯轿厢进行无线能量传输。这消除对用于将移动电梯轿厢与沿电梯井道分布的电力线连接的移动电缆或集电器/滑块的需要。实施方案另外提供重新使用通常专用于推进的线性电机初级绕组的低成本解决方案。诸如初级基础结构对准和本地激活的顾虑得到固有的解决。
虽然参照示例性实施方案对本公开进行描述，但是本领域技术人员将会理解的是：在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可做出各种改变并且可以用等效物进行替代。此外，可在不脱离本公开的实质范围的情况下进行各种修改以便使本公开的教导内容适应特定情况、应用和/或材料。因此本公开不限于本文所公开的特定实例，而是包括落在所附权利要求书范围内的所有实施方案。

Claims (22)

1.一种电梯系统，其包括：
电梯轿厢，其被布置来沿井道行进，所述电梯轿厢包括电动轿厢子系统；
推进系统，其沿所述井道定位用于向所述电梯轿厢施加运动，所述推进系统包括沿所述井道对准的多个初级绕组；以及
次级绕组组件，其耦接到所述电梯轿厢并且被配置来在所述多个初级绕组中的邻近初级绕组通电时产生电流以便给所述轿厢子系统供电。
2.如权利要求1所述的电梯系统，其中所述推进系统包括耦接到所述电梯轿厢的组件，并且所述多个初级绕组和所述组件限定用于在行进方向上向所述电梯轿厢施加运动的线性电机。
3.如权利要求2所述的电梯系统，其中所述组件是永磁体组件。
4.如权利要求3所述的电梯系统，其中所述初级绕组定位在所述次级绕组组件的第一次级绕组与第二次级绕组之间。
5.如权利要求3所述的电梯系统，其中所述次级绕组组件的线圈节距与所述初级绕组的线圈节距不匹配。
6.如权利要求3所述的电梯系统，其中所述次级绕组组件是与所述永磁体组件同轴对准的。
7.如权利要求3所述的电梯系统，其中所述初级绕组在顺序地邻近所述永磁体组件时设置有第一电流分布并且在顺序地邻近所述次级绕组组件时设置有不同的第二电流分布。
8.如权利要求3所述的电梯系统，其中所述电梯轿厢子系统包括电池组、通风单元、照明系统、控制单元和通信单元中的至少一个。
9.如权利要求3所述的电梯系统，其中所述次级绕组组件响应于在被顺序地选择来给所述电梯轿厢传输电力时的所述初级绕组的第一电流分布而产生所述电流以便给所述电梯轿厢子系统供电，并且其中所述第一电流分布不同于在被顺序地选择来推进所述电梯轿厢时所施加的所述初级绕组的第二电流分布。
10.如权利要求9所述的电梯系统，其还包括：
控制器，其被配置来顺序地控制所述初级绕组并且选择性地施加所述第一电流分布和所述第二电流分布。
11.如权利要求3所述的电梯系统，其中所述电梯系统是无绳的。
12.如权利要求3所述的电梯系统，其中所述行进方向是垂直的。
13.如权利要求12所述的电梯系统，其中所述永磁体组件的垂直高度大于所述次级绕组组件的垂直高度。
14.如权利要求13所述的电梯系统，其中所述永磁体组件与所述次级绕组组件垂直地间隔开。
15.如权利要求14所述的电梯系统，其中所述永磁体组件设置在所述次级绕组组件上方。
16.如权利要求3所述的电梯系统，其还包括：
整流器，其设置在所述电梯轿厢中并且被配置来将所产生的电流转换成DC电流。
17.一种用于电梯轿厢的无线电力供应，其包括用于在井道中向所述电梯轿厢施加垂直运动的线性电机，所述线性电机包括耦接到所述电梯轿厢用于磁悬浮的永磁体组件，所述无线电力供应包括：
多个初级绕组，其沿所述井道分布；
第一次级绕组，其接合到所述电梯轿厢；以及
第二次级绕组，其接合到所述电梯轿厢，并且其中所述多个绕组设置在所述第一次级绕组与所述第二次级绕组之间，并且所述第一次级绕组和所述第二次级绕组被配置来产生电流以便给轿厢子系统供电。
18.如权利要求17所述的无线电力供应，其中所述轿厢子系统包括电池组、通风单元、照明系统、控制单元和通信单元中的至少一个。
19.如权利要求17所述的无线电力供应，其中所述第一次级绕组和所述第二次级绕组响应于专用于感应电力传输的电流分布而产生所述电流，以便给所述电梯轿厢子系统供电。
20.如权利要求17所述的无线电力供应，其中所述多个初级绕组被配置来以第一频率通电用于电梯轿厢推进并且以第二频率通电用于电力传输，其中所述第二频率大于所述第一频率。
21.如权利要求20所述的无线电力供应，其中所述第二频率大于1kHz。
22.如权利要求20所述的无线电力供应，其中所述第一次级绕组和所述第二次级绕组被设置与所述永磁体组件远离至少一个初级模块长度。
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