CN107317436A - 一种永磁同步曳引机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种永磁同步曳引机，包括定子(7)和转子(5)，所述转子(5)围绕所述定子(7)作旋转运动；其特征在于，所述曳引机还包括传感装置(1)和被感应环(2)，所述被感应环(2)安装在所述转子(5)上且所述被感应环(2)的外圆周表面具有凹凸设置；所述传感装置(1)对所述被感应环(2)上的所述凹凸设置进行非接触式扫描以测量所述转子(5)的磁极位置与旋转速度。本发明提供的永磁同步曳引机通过采用传感装置和被感应环来代替光电编码器进行转子磁极位置及旋转速度的测量和控制而解决了轴固定式永磁同步曳引机难于安装光电编码器的问题，具有稳定性高、寿命长、易于维护保养、成本节约等优点。

Description

一种永磁同步曳引机

技术领域

本发明涉及电梯技术领域，尤其涉及电梯曳引机技术领域，更特别地涉及一种永磁同步曳引机。

背景技术

随着现代社会中城市高层建筑的迅速增加，电梯在日常生活中越来越频繁地被使用，这对现代电梯的驱动系统提出越来越高的要求。驱动系统对电梯的起动加速、稳速运行、制动减速阶段起着控制作用，驱动系统的好坏与否直接影响着电梯的起动、制动、加减速度、平层精度及乘坐的舒适感等性能指标。

在以前传统的电梯驱动主机中，大多数使用蜗轮蜗杆减速箱和异步电动机，这些设备普遍存在着效率低、起动电流大、耗能大、易磨损、有油污染等不足。随着交流变频调速技术的日益完善以及交流同步电动机设计技术和制造工艺的不断成熟，无齿轮传动的永磁同步曳引机在电梯中的应用逐渐成为电梯控制领域中的新趋势。与传统的交流驱动电机相比，具有低速大转矩特性的永磁同步曳引机具有节省能源、体积小、低速运行平稳、噪声低、维护简单、安全、经济等优点。

此外，众所周知，电梯曳引机的转子位置辨识是电机驱动控制的前提。在实践中，为了测量永磁同步曳引机转子的位置和运动，从而准确并可靠地控制曳引机，传统的永磁同步曳引机采用光电编码器来进行测量。但是，光电编码器由于其结构的局限性，难于安装在固定轴的永磁同步曳引机上。

因此，本领域急需一种可以对永磁同步曳引机的电机的转子位置及转速进行有效测量的机制。

发明内容

本发明的目的就是针对现有的永磁同步曳引机所存在的上述技术缺陷，提供一种新型的结构简单实用的永磁同步曳引机，其包括定子和转子，所述转子围绕所述定子作旋转运动；其特征在于，所述曳引机还包括传感装置和被感应环，所述被感应环安装在所述转子上且所述被感应环的外圆周表面具有凹凸设置；所述传感装置对所述被感应环上的所述凹凸设置进行非接触式扫描以测量所述转子的磁极位置与旋转速度。

优选地，所述被感应环为齿形环，所述齿形环上的齿具有至少一种齿形。

优选地，所述被感应环上设置有参考位置。

优选地，所述参考位置由至少一个齿缺失、簧片、切槽、异常突出物、齿局部减少和齿形变化中的至少一种来标记。

优选地，所述曳引机包括一个被感应环或者多个相同或不同的被感应环。

优选地，所述齿形环与所述转子的旋转位置相同或同步，所述齿形环上的具有至少一种齿形的各齿连续地、周期性地分布在所述齿形环的外圆周面上。

优选地，所述传感装置包括磁感应元件。

优选地，所述传感装置包括磁阻传感器。

优选地，所述传感装置固定在机座或固定支架上并邻近所述被感应环。

优选地，所述传感装置包括信号增强元件和/或温度补偿元件。

优选地，所述转子包括制动轮，所述被感应环安装在所述制动轮上。

优选地，所述转子包括曳引轮，所述被感应环安装在所述曳引轮上。

优选地，所述转子包括位于制动轮端部的端盖，所述被感应环安装在所述端盖上。

优选地，所述永磁同步曳引机为轴固定式永磁同步曳引机。

根据本发明的另一方面，还提出了一种使用如上所述的永磁同步曳引机的电梯。

本发明提供的永磁同步曳引机通过采用传感装置和被感应环来代替光电编码器进行转子磁极位置及旋转速度的测量和控制而解决了轴固定式永磁同步曳引机难于安装光电编码器的问题，本发明所提供的永磁同步曳引机具有稳定性高、寿命长、易于维护保养、成本节约等优点，可广泛应用于当前各种类型的电梯中。

附图说明

下文将结合附图对本发明的示例性实施例进行更为详细的说明。为清楚起见，不同附图中相同的部件以相同标号示出。此外，本技术领域内的技术人员明白，附图所示的特定实施例仅是示例性的，并且它们无意限制本发明的范围，并且本发明的附图并不一定按照比例绘制。其中，

图1示出了根据本发明实施例的永磁同步曳引机的剖面结构示意图；以及

图2示出了根据本发明实施例的永磁同步曳引机的被感应环安装在转子上的正视图的1/4视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明示例性的实施例作详细说明。为了清楚和简要起见，实际的实施例并不局限于说明书中所描述的这些技术特征。需要说明的是，在对任何一个实际实施例进行改进、变型的过程中，为实现某一特定的目标，该改进、变型的过程可能是非常复杂和耗时的，但是这对于知晓本发明益处的本领域技术人员来说仍然是常规技术手段。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围包括但不仅限于下述的实施例。

某些术语在本申请文件中自始至终用来指示特定系统部件。如本领域的技术人员将认识到的那样，通常可以用不同的名称来指示相同的部件，因而本申请文件不意图区别那些只是在名称上不同而不是在功能方面不同的部件。在本申请文件中，以开放的形式使用术语“包括”、“包含”和“具有”，并且因此应将其解释为意指“包括但不限于…”。

通常而言，在电梯曳引机的运作过程中，需要通过电梯曳引机的顺利起动来估算出电机转子磁极的初始位置，然后在电机旋转过程中实时检测转子位置和转速，继而将电机从变频器所接收到的转子位置指令及转速给定信号分别与所检测到的实际转子位置信号及实际转子转速信号进行比较，然后根据比较结果来实时调整变频器的输出信号，从而减小调速系统误差，提高控制系统精度，继而使电梯的运行更加平稳。

图1示出了根据本发明实施例的永磁同步曳引机的剖面结构示意图。如图1所示，本发明提供了一种新型的结构简单实用的永磁同步曳引机，其包括一般永磁同步曳引机通常具有的结构部件——机座6、轴9、定子7、转子5(优选地包括制动轮、位于制动轮端部的端盖和曳引轮8)和固定支架10，机座6包含轴9和用于固定定子7的支撑结构，轴9的一端固定在机座6上并且轴9固定不动；定子7安装在机座6上，转子5紧邻定子7，可围绕轴9及定子7作旋转运动；转子5上装有磁钢3，曳引轮8固定在制动轮上。

特别地，根据本发明的永磁同步曳引机还创造性地包括传感装置1和被感应环2。所述被感应环2安装在所述转子5上，如图1所示，所述被感应环2的外圆周表面具有多个凹凸设置，所述传感装置1用于对被感应环2上的各凹凸设置进行非接触式扫描以测量所述转子5的磁极位置与旋转速度。

根据本发明的优选实施例，所述被感应环2可以安装在转子的制动轮上，如图1所示，被感应环2可以安装在制动轮5的外圆周表面上的任意位置。所述被感应环2也可以安装在曳引轮8上，例如安装在曳引轮8的外圆周表面上的任意位置。此外，所述被感应环2还可以安装在制动轮的端盖上。

根据本发明的优选实施例，所述传感装置1可以被固定在机座6或固定支架10上并邻近所述被感应环2，以便对被感应环2上的凹凸设置进行非接触式扫描，以感应被感应环2上的凹凸变化，从而针对被感应环2上的凹部和凸部输出不同的感应信号，所产生的感应信号随着被感应环2的周向上的凹凸设置的不同而相应地周期性地变化，该感应信号可以被修正为弦波信号或处理成方波信号以便输出到变频器。变频器通过将所接收到的实际感应信号(实际转子位置信号及实际转子转速信号)与变频器之前发出的转子位置指令及转速给定信号进行比较，然后根据比较结果来实时调整其下一步的输出信号，从而减小调速系统误差，提高控制系统精度，继而使电梯的运行更加平稳。

需要说明的是，由于本发明的核心目的在于用根据本发明的传感装置1和被感应环2来代替现有永磁同步曳引机所使用的光电编码器以便进行转子位置和转速的测量，而事实上变频器针对本发明的传感装置1所输出的感应信号的处理方式与针对现有的光电编码器所产生的信号的处理方式是类似或相同的，因此，本申请对于变频器的后续信号处理方法不再进行赘述，以避免不必要地模糊本申请的保护范围。

此外，优选地，所述传感装置1包括磁感应元件，例如磁阻传感器。更优选地，所述传感装置1还包括信号增强元件(例如滤波器、放大器、均衡器等)和/或温度补偿元件，以便对传感装置1采集到的信号进行增强，从而提高信号质量，以利于后续的计算。

根据本发明的另一优选实施例，如图2所示，所述被感应环2可以为齿形环2，该被感应环2与所述转子5的旋转位置相同或同步，所述齿形环2上的各齿可以具有至少一种齿形，例如尖齿、矩形齿、梯形齿、椭圆形齿等各种齿形；所有齿连续地、周期性地分布在齿形环2的外圆周面上。

根据本发明的再一优选实施例，可以在所述被感应环2上设置参考位置以便传感装置1确定转子5的每圈的绝对位置。优选地，所述参考位置可以通过至少一个齿缺失、设簧片、切槽、异常突出物(例如形态和/或大小异于其他齿)、齿局部减少和齿形变化中的至少一种来改变一个或多个齿的形状或该齿附近的结构而加以标记。需要说明的是，上述参考位置的设置方式仅是示例性的而非限制性的，本发明的保护范围并不限于此，任何落入本发明的精神范围内的参考位置设置方式均在本发明的保护范围之内。

根据本发明的又一优选实施例，永磁同步曳引机还可以包括多个相同或不同的被感应环2。例如，根据本发明实施例的永磁同步曳引机可以包括两个不同的被感应环2，其中一个被感应环2上包括多个凹凸设置但并未设置参考位置，而另一个被感应环2上专门设置参考位置，在实际运作过程中，传感装置1通过同时分别扫描两个被感应环来测量转子的位置和转速。此外，根据本发明实施例的永磁同步曳引机还可以包括多个并列设置的相同的被感应环2，这样可以增大凸部和凹部的检测面，以提高传感装置1的检测精度。当然，根据本发明的实施例的永磁同步曳引机还可以同时设置若干相同的被感应环和若干不同的被感应环，例如两个以上相同的并列设置的被感应环和一个或多个用于标记参考位置的被感应环。总之，在本发明的精神内的所有设置方式均落入本发明的保护范围内。

此外，优选地，所述被感应环2可以为金属材料或非金属材料，或金属与非金属的复合材料。

进一步优选地，根据本发明所述的永磁同步曳引机包括轴固定式永磁同步曳引机。

根据本发明的另一优选实施例，还提出了一种使用了如图1-图2所示的永磁同步曳引机的电梯。由于其核心部件与结构已在上文进行了详细的描述，因此这里不再赘述。

本发明提供的永磁同步曳引机结构实用简洁、成本优势明显，能有效地测量转子的位置和速度，确保永磁同步曳引机具有可靠的起动、制动性能，可广泛应用于当前各种类型的电梯中。

已经出于图示和说明的目的提出了本公开的实施例的前述公开。其并不旨在是穷举的或使本公开局限于所公开的精确形式。根据上述公开，本文所述的实施例的许多变更和修改对于本领域的普通技术人员来说将是显然的。请注意，上述示例并不意图是限制性的。还可以预期可以包括许多上述特征的装置和设备的附加实施例。在研究附图和详细说明之后，本公开的其它装置、设备、特征和优点对于本领域的技术人员来说更加显而易见。意图在于将所有此类其它装置、设备、特征和优点包括在本发明的保护范围内。

除非以其他方式特别说明或在所使用的上下文内以其他方式理解，否则诸如“能够”、“可”、“可能”或“可以”之类的条件语言一般旨在传达的是某些实施例可以包括但不必须包括某些特征和\或元件。因此，此类条件语言通常并不旨在暗示以任何方式要求一个或多个实施例必须包括所述特征和\或元件。

Claims (14)

1.一种永磁同步曳引机，包括定子(7)和转子(5)，所述转子(5)围绕所述定子(7)作旋转运动；其特征在于，所述永磁同步曳引机还包括传感装置(1)和被感应环(2)，所述被感应环(2)安装在所述转子(5)上且所述被感应环(2)的外圆周表面具有凹凸设置；所述传感装置(1)对所述被感应环(2)上的所述凹凸设置进行非接触式扫描以测量所述转子(5)的磁极位置与旋转速度。

2.根据权利要求1所述的永磁同步曳引机，其特征在于，所述被感应环(2)为齿形环(2)，所述齿形环(2)上的各齿具有一种或多种齿形。

3.根据权利要求1或2所述的永磁同步曳引机，其特征在于，所述被感应环(2)上设置有参考位置。

4.根据权利要求3所述的永磁同步曳引机，其特征在于，所述参考位置由至少一个齿缺失、簧片、切槽、异常突出物、齿局部减少和齿形变化中的至少一种来标记。

5.根据权利要求1所述的永磁同步曳引机，其特征在于，所述永磁同步曳引机包括一个被感应环(2)或者多个相同或不同的被感应环(2)。

6.根据权利要求2所述的永磁同步曳引机，其特征在于，所述齿形环(2)与所述转子(5)的旋转位置相同或同步，所述齿形环(2)上的具有至少一种齿形的各齿连续地、周期性地分布在所述齿形环(2)的外圆周面上。

7.根据权利要求1所述的永磁同步曳引机，其特征在于，所述传感装置(1)包括磁感应元件。

8.根据权利要求7所述的永磁同步曳引机，其特征在于，所述传感装置(1)包括磁阻传感器。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的永磁同步曳引机，其特征在于，所述传感装置(1)固定在机座(6)或固定支架(10)上并邻近所述被感应环(2)。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的永磁同步曳引机，其特征在于，所述传感装置(1)包括信号增强元件和/或温度补偿元件。

11.根据权利要求1所述的永磁同步曳引机，其特征在于，所述转子(5)包括制动轮，所述被感应环(2)安装在所述制动轮上。

12.根据权利要求1所述的永磁同步曳引机，其特征在于，所述转子(5)包括曳引轮(8)，所述被感应环(2)安装在所述曳引轮(8)上。

13.根据权利要求1所述的永磁同步曳引机，其特征在于，所述转子(5)包括位于制动轮端部的端盖，所述被感应环(2)安装在所述端盖上。

14.根据权利要求1所述的永磁同步曳引机，其特征在于，所述永磁同步曳引机为轴固定式永磁同步曳引机。