CN106892321B - 无绳电梯制动安全装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无绳电梯制动安全装置，无绳电梯包括轿厢、固定设置于轿厢侧壁的直线电机动子部分以及固定于井壁上的直线电机定子部分，在动子磁轭和定子磁轭之间存在气隙。紧急情况下，在气隙中插入刹车片，利用显著增加的磁力和刹车片的摩擦力，共同提供电梯轿厢所需的制动力。本发明的制动安全装置，充分利用永磁同步直线电机的结构特点，无需增加额外的导轨，利用永磁体的磁力和锲形刹车片的摩擦力，达到制动安全的目标，具有经济、高效、安全的优点。

Description

无绳电梯制动安全装置
技术领域
本发明涉及一种无绳电梯制动安全装置，属于电梯技术领域。
背景技术
现在的电梯都是基于卷扬机技术，一条金属绳索牵引着轿厢上上下下，随着现代化的超高建筑不断涌现，建筑高度也不断被刷新，现有的绳索电梯弊端越来越显现。纽约新世贸大厦，高541米，其电梯使用的金属绳每条重达20吨，要驱动如此沉重的庞然大物无疑带来巨大的能源消耗。应对超高层建筑，无绳电梯将大显身手。除了继续采用现有的电梯安全装置外，还应该根据无绳电梯的结构特点，研制适合无绳电梯的制动安全装置。
现有无绳电梯有两道制动保险装置：电磁制动器、安全钳和限速器：
一、电磁制动器
1.制动器是电梯不可缺少的安全装置，作用归纳如下：
1)使运行中的电梯在切断电源时自动把电梯轿厢掣停住。
电梯在正常作用时，一般都是在电梯通过电器控制使其减速停止然后机械抱闸。
2)电梯停止运动时，制动器应保证:125％-150％的额定载荷下，电梯保持静止，位置不变，直到工作时才松闸。
2.制动器的工作特点
电梯通电运行时制动器松闸，电梯失电或停止运行时抱闸。
3.制动器的工作原理
当电梯处于静止状态时，曳引电动机、电磁制动器的线圈中均无电流通过，这时因电磁铁的铁心之间没有吸引力，制动瓦块在制动弹簧的压力作用下，将制动轮抱紧，保证了电梯处于不工作的静止状态；当曳引电动机通电旋转的瞬间，制动电磁铁中的线圈也同时通上电流，电磁铁芯迅速磁化吸合的同时，带动制动臂克服制动弹簧的作用力，使翻动瓦块张开,与制动轮完全脱离，从而使电梯在无制动力情况下得以运行。
二、安全钳和限速器
电梯中限速器与安全钳成对出现和使用，是电梯中最重要的一道安全保护装置。主要由限速器、限速钢丝绳、安全钳、底坑张紧装置组成。其作用：超载、打滑、断绳、控制失控等时，电梯轿厢超速向下坠落，限速器—安全钳动作，将矫厢紧紧地卡在导轨之间。
当电梯的运行速度超过允许值时，限速器动作，安全钳受限速器操纵将轿厢强行制停在导轨上。安全钳一般装在轿厢下边的两侧。
1、安全钳，当电梯钢丝绳全部断掉后(几率几乎等于零)或者电梯失控下落时，会动作，钳住两边的电梯导轨切断电源，电梯紧急制动。
2、限速器，顾名思义就是当电梯大于电梯设计的额定速度后，会和安全钳联动，限速器安全开关(包括电气和机械)就会动作，从机械和电气两方面动作，保护电梯安全。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种无绳电梯制动安全装置。
本发明的技术方案如下：
一种无绳电梯制动安全装置，所述无绳电梯包括轿厢、固定设置于轿厢侧壁的直线电机动子部分以及固定于井壁上的直线电机定子部分，在动子磁轭和定子磁轭之间存在气隙，其特征在于：紧急情况下，在所述气隙中插入刹车片，利用显著增加的磁力和刹车片的摩擦力，共同提供电梯轿厢所需的制动力。
作为本发明的进一步改进，所述刹车片为锲形。
作为本发明的进一步改进，所述刹车片采用液压驱动。
作为本发明的进一步改进，所述刹车片采用电驱动。
本发明的进一步改进，在直线电机动子部分固定设置有刹车片安装座，所述刹车片沿刹车片安装座运动，其一端用于插入气隙，另一端与液压驱动缸的活塞伸出端固定相连，液压驱动缸的上腔与控制液压缸的上腔相连通，液压驱动缸的下腔与控制液压缸的下腔相连通，控制液压缸的活塞与管形直线电机的输出轴固定相连，管形直线电机由管形直线电机控制器控制。
作为本发明的进一步改进，还包括手动控制开关和应急手动控制杆，所述控制液压缸的活塞一端与管形直线电机的输出轴固定相连，另一端与应急手动控制杆的一端铰链，应急手动控制杆的另一端根据需要锁定至正常工作位置或者应急锁定位置，手动控制开关与管形直线电机控制器相连，通过手动控制开关和应急手动控制杆来直接驱动液压控制缸，控制刹车片的动作。
作为本发明的进一步改进，在直线电机动子部分固定设置有刹车片安装座，所述刹车片沿刹车片安装座运动，其一端用于插入气隙，另一端与管形直线电机的输出轴固定相连，管形直线电机由管形直线电机控制器控制。
作为本发明的进一步改进，还包括与管形直线电机控制器相连的手动控制开关。
本发明的有益效果如下：
本发明的制动安全装置，充分利用永磁同步直线电机的结构特点，无需增加额外的导轨，利用永磁体的磁力和锲形刹车片的摩擦力，达到制动安全的目标，具有经济、高效、安全的优点。
附图说明
图1是现有无绳电梯结构示意图；
图2是永磁同步直线电机的结构示意图；
图3是永磁同步直线电机刹车片工作原理图；
图4是刹车片处于工作(刹车)状态示意图；
图5是刹车片处于非工作(电梯正常运行)状态示意图；
图6是直线电机定子磁轭和直线电机动子磁轭处非导磁陶瓷涂层结构示意图；
图7是刹车片处非导磁陶瓷涂层结构示意图；
图8是本发明的制动安全装置在无绳电梯上的安装位置示意图；
图9是液压驱动的无绳电梯制动安全装置结构示意图；
图10是电驱动的无绳电梯制动安全装置结构示意图。
图中：1、直线电机模块；1-1、直线电机定子；1-2、直线电机动子；2、轿厢；3、直线电机主体；4、背铁；5、永磁体；6、动子磁轭；7、定子磁轭；8、刹车片；9、刹车片安装座；10、非导磁材料导板；11、非导磁陶瓷涂层；12、液压驱动缸；13、管形直线电机；14、控制液压缸；15、应急手动控制杆；16、应急手动杆正常工作锁定盲孔；17、应急手动控制杆锁定杆；18、应急手动杆应急锁定盲孔；19、手动控制开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
永磁同步驱动的无绳电梯结构如图1所示，直线电机采用“井壁一次侧”的结构形式，定子线圈和轨道固定在井壁上，有四部对称布置的直线电机来共同驱动中间的电梯轿厢。无绳电梯包括轿厢2，直线电机模块1包括固定设置于轿厢侧壁的直线电机动子1-2部分以及固定于井壁上的直线电机定子1-1部分，在动子磁轭和定子磁轭之间存在气隙。
无绳电梯所用永磁同步直线电机的结构特点如图2所示。动子部分依次包括直线电机主体3、背铁4、永磁体5、动子磁轭6，定子部分包括与动子磁轭6相对设置的定子磁轭7，动子磁轭6与定子磁轭7之间存在间隙。
在直线电机动子1-2上，永磁体5成对布置在背铁4上，磁力线通过动子磁轭6穿过气隙，与定子磁轭7形成完整的磁路。由于无绳电梯所用的直线电机气隙比较大，一般在3～6毫米，完全可以利用气隙和永磁体的磁力来设计无绳电梯的安全装置。在气隙中插入锲形刹车片8，利用显著增加的磁力，锲形刹车片的摩擦力，共同提供电梯轿厢所需的制动力，达到安全保障的目的。刹车片插入气隙，相当于减小或消除了了气隙，电磁力大增，同时刹车片与轭铁之间，在电磁力作用下，形成很大的摩擦力，其磁力线如图3所示。刹车片是垂直于磁力线插入气隙的，不需很大的力就可以控制刹车片运动。永磁同步直线电机刹车片工作原理如图4和图5所示。背铁4、永磁体5、动子磁轭6设置于直线电机模块1中，刹车片安装座9固定设置于直线电机模块1上，刹车片8沿刹车片安装座9运动。与动子磁轭6相对设置的定子磁轭7上设置有非导磁材料导板10。
按此原理制作的刹车片8在工作中，会产生导磁粉末，被吸附到动子磁轭6上，这是要严格防止的，为此，需在动子磁轭6、定子磁轭7和刹车片8的接触面上，增加一层非导磁陶瓷涂层11，其结构如图6和图7所示。
图8是制动安全装置在无绳电梯上的安装位置示意图。
该制动安全装置的优点在于，充分利用永磁同步直线电机的结构特点，无需增加额外的导轨，利用永磁体的用磁力和锲形刹车片的摩擦力，达到制动安全的目标，具有经济高效安全的特点，值得推广。
如图9所示，是液压驱动的无绳电梯制动安全装置结构示意图。在直线电机动子1-2部分固定设置有刹车片安装座9，刹车片8沿刹车片安装座9运动，其一端用于插入气隙，另一端与液压驱动缸12的活塞伸出端固定相连，液压驱动缸12的上腔与控制液压缸14的上腔相连通，液压驱动缸12的下腔与控制液压缸14的下腔相连通，控制液压缸14的活塞与管形直线电机13的输出轴固定相连，管形直线电机13由管形直线电机控制器控制。控制液压缸14的活塞另一端与应急手动控制杆15的一端铰链，应急手动控制杆15的另一端与应急手动控制杆锁定杆17相连，根据需要锁定至应急手动杆正常工作锁定盲孔16或者应急手动杆应急锁定盲孔18位置，手动控制开关19与管形直线电机控制器相连，通过手动控制开关19和应急手动控制杆15来直接驱动液压控制缸，控制刹车片8的动作。正常情况下，由无绳电梯运行控制器通过管形直线电机13来驱动液压控制器，控制刹车片8的运行。在应急状况下，轿厢2中的乘员可以通过手动控制开关19和应急手动控制杆15来直接驱动液压控制缸，控制刹车片8的动作，实现无绳电梯的制动安全装置的可靠运行。
如图10所示，是全电驱动的无绳电梯制动安全装置结构示意图。在直线电机动子1-2部分固定设置有刹车片安装座9，刹车片8沿刹车片安装座9运动，其一端用于插入气隙，另一端与管形直线电机13的输出轴固定相连，管形直线电机13由管形直线电机控制器控制，还包括与管形直线电机控制器相连的手动控制开关19。正常情况下，由无绳电梯运行控制器通过管形直线电机13来直接驱动，控制刹车片8的运行。在应急状况下，轿厢2中的乘员可以通过手动控制开关19来控制管形直线电机13的运行，控制刹车片8的动作状态，实现无绳电梯的制动安全装置的可靠运行。
综上所述，本发明的制动安全装置充分利用永磁同步直线电机的结构特点，无需增加额外的导轨，利用永磁体的磁力和锲形刹车片的摩擦力，达到制动安全的目标，具有经济、高效、安全的特点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无绳电梯制动安全装置，所述无绳电梯包括轿厢、固定设置于轿厢侧壁的直线电机动子部分以及固定于井壁上的直线电机定子部分，在动子磁轭和定子磁轭之间存在气隙，其特征在于：紧急情况下，在所述气隙中插入刹车片，利用显著增加的磁力和刹车片的摩擦力，共同提供电梯轿厢所需的制动力；所述刹车片采用液压驱动或电驱动；
当所述刹车片采用液压驱动时，在直线电机动子部分固定设置有刹车片安装座，所述刹车片沿刹车片安装座运动，其一端用于插入气隙，另一端与液压驱动缸的活塞伸出端固定相连，液压驱动缸的上腔与控制液压缸的上腔相连通，液压驱动缸的下腔与控制液压缸的下腔相连通，控制液压缸的活塞与管形直线电机的输出轴固定相连，管形直线电机由管形直线电机控制器控制；
当所述刹车片采用电驱动时，在直线电机动子部分固定设置有刹车片安装座，所述刹车片沿刹车片安装座运动，其一端用于插入气隙，另一端与管形直线电机的输出轴固定相连，管形直线电机由管形直线电机控制器控制。
2.根据权利要求1所述的一种无绳电梯制动安全装置，其特征在于：所述刹车片为锲形。
3.根据权利要求1所述的一种无绳电梯制动安全装置，其特征在于：当所述刹车片采用液压驱动时，还包括手动控制开关和应急手动控制杆，所述控制液压缸的活塞一端与管形直线电机的输出轴固定相连，另一端与应急手动控制杆的一端铰链，应急手动控制杆的另一端根据需要锁定至正常工作位置或者应急锁定位置，手动控制开关与管形直线电机控制器相连，通过手动控制开关和应急手动控制杆来直接驱动液压控制缸，控制刹车片的动作。
4.根据权利要求1所述的一种无绳电梯制动安全装置，其特征在于：当所述刹车片采用电驱动时，还包括与管形直线电机控制器相连的手动控制开关。
5.根据权利要求1所述的一种无绳电梯制动安全装置，其特征在于：在动子磁轭、定子磁轭和刹车片的接触面上，设置有非导磁的陶瓷涂层。
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