CN107359748B

CN107359748B - 一种测量装置

Info

Publication number: CN107359748B
Application number: CN201710713274.9A
Authority: CN
Inventors: 张永涛; 付世强
Original assignee: Shanghai Changyi Mechanical And Electrical Science Co ltd
Current assignee: Shanghai Changyi Mechanical And Electrical Science Co ltd
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2023-07-07
Anticipated expiration: 2037-08-18
Also published as: CN107359748A

Abstract

本发明提供一种测量装置，包括相配合的感应装置和被感应装置；所述感应装置包括线圈、承载体、接线部；所述承载体用于套设在电梯曳引机的轴上；在承载体的外周面上间隔分布有多个线圈芯，所述线圈设置在所述线圈芯上，接线部设置在承载体上，并且连接各线圈；所述被感应装置包括一个用于容纳感应装置的内空间，由此被感应装置即具有面向内空间的内表面；被感应装置的内表面具有周期性分布的弧状凹凸型设置。本发明所提供的测量装置具有稳定性高、解决了退磁问题因而寿命长、易于安装维护保养、成本节约等优点。

Description

一种测量装置

技术领域

本发明涉及电梯技术领域，尤其是一种电梯曳引机转子的测量装置。

背景技术

电梯的运行通常是依靠曳引机驱动，而曳引机的运行往往是由测量装置检测转子的运动状态及位置信息反馈给电梯控制系统来控制，一个控制系统好坏直接影响电梯的启动、加减速、制动、平层精度及乘坐的舒适度等性能指标，而曳引机转子运动状态及位置辨识是电梯控制的前提，因此曳引机上一般装有测量装置以检测转子的运动状态及位置信息。

传统的电梯多采用光电编码器及非接触式磁编码器测量永磁同步曳引机转子的运动状态及位置信息来准确并可靠地控制曳引机。

但是，光电编码器及非接触式磁感应编码器测量装置还存在以下不足：

第一，光电编码器由于其结构形式的局限性并不能安装在轴固定式的永磁同步曳引机上

第二，非接触式感应带磁编码器由于其感应带具有磁性，在安装使用时的容易吸附铁屑等杂质会对性能产生重大影响，因此其现场使用时对安装的防护要求比较高，安装比较复杂

第三，由于曳引机一般拥有较长的使用寿命，在其寿命期间非接触式感应带磁编码器的感应存在退磁造成性能下降或丢失的可能，其安全性不能得到保障

第四，非接触式金属齿盘磁编码器的金属齿盘的齿加工精度高，且在安装移位过程中容易发生磕碰，这就需要对安装工人的素质要求高，无形中增加了其加工及安装成本。

因此，本领域急需要一种成本优势明显、安装简洁方便，可以测量永磁同步曳引机的电机的转子运动状态及位置信息的测量装置。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种测量装置，能够测量永磁同步曳引机的电机的转子运动状态及位置信息，结构简单安装方便，使用寿命长，解决了退磁问题。本发明采用的技术方案是：

一种测量装置，包括相配合的感应装置和被感应装置；

所述感应装置包括线圈、承载体、接线部；所述承载体用于套设在电梯曳引机的轴上；在承载体的外周面上间隔分布有多个线圈芯，所述线圈设置在所述线圈芯上，接线部设置在承载体上，并且连接各线圈；

所述被感应装置包括一个用于容纳感应装置的内空间，由此被感应装置即具有面向内空间的内表面；被感应装置的内表面具有周期性分布的弧状凹凸型设置。

进一步地，感应装置和被感应装置同轴装配，感应装置位于被感应装置的内空间内，感应装置与被感应装置之间存在间隙。

更进一步地，感应装置套设在轴固定式永磁同步曳引机的轴上，而被感应装置装配成与轴固定式永磁同步曳引机的转子同轴旋转。

进一步地，各线圈中，分为励磁线圈和感应线圈，励磁线圈至少一个；感应线圈分为2组或以上。

进一步地，所述的测量装置，还包括一个信号模块，用于提供励磁信号，以及接收感应装置输出的感应电压并解码后处理成输出波形；信号模块包括励磁与解码芯片，和处理电路。

进一步地，线圈的外侧设有从线圈芯延伸出或连接线圈芯的感应头。

进一步地，感应头的外端面为顺周向的弧形。

进一步地，承载体为环形，线圈于承载体外周面上均匀间隔分布。

进一步地，被感应装置一体成型，或多片感应片层叠成型。

更优地，被感应装置的内表面可以设有参考位置，参考位置通过至少一个缺口、填充材料和弧状凹凸型设置弧度变化中的至少一种来改变一个或多个凹凸设置的形状或结构而加以标记。

进一步地，周期性分布的弧状凹凸型设置呈十字形、椭圆形、类三角形或梅花形。

本发明的优点在于：本发明能够代替光电编码器及非接触式磁编码器进行转子运动状态及位置信息的测量和控制，从而解决了轴固定式永磁同步曳引机难于安装光电编码器及非接触示磁编码器安装精度高、退磁的问题；本发明所提供的测量装置具有稳定性高、解决了退磁问题因而寿命长、易于安装维护保养、成本节约等优点，可广泛应用于当前各种类型的永磁同步曳引机中。

附图说明

图1为本发明的感应装置示意图。

图2a～图2d为本发明的被感应装置示意图。

图3为本发明的信号模块原理示意图。

图4为本发明的励磁电压和感应电压信号的波形图。

图5为本发明的一种应用装配图。

图6为本发明感应装置和被感应装置装配关系图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明提供的测量装置，如图1和图2a所示，包括相配合的感应装置1和被感应装置2；

感应装置1如图1所示，包括线圈11、感应头12、承载体13、接线部14；

承载体13呈环形，可以方便的套设固定在轴固定式永磁同步曳引机的轴上，而不需要借助于支架固定；在承载体13的外周面上均匀间隔分布有多个线圈芯，所述线圈11设置在所述线圈芯上，线圈11的外侧为从线圈芯延伸出或连接线圈芯的感应头12；线圈芯和感应头12的材料均采用矽钢，感应头12的作用是加强电磁感应现象；感应头12的外端面12a为顺周向的弧形，主要为了与被感应装置2的内空间具有的弧形相适配，以便更好地让感应线圈产生感应电压信号；接线部14设置在承载体13上，并且连接各线圈11；该接线部14可以是一个接线端，或者可以是连接线圈的线束；

线圈11数量如10、12、15个，各线圈11中，分为励磁线圈和感应线圈，励磁线圈至少一个；多个感应线圈可以分为2组或以上；

被感应装置2用于装配成与永磁同步曳引机的转子同轴旋转；如图2a所示，所述被感应装置2包括一个用于容纳感应装置1的内空间21，由此被感应装置2即具有面向内空间21的内表面；被感应装置2的内表面具有周期性分布的弧状凹凸型设置22；周期性分布的弧状凹凸型设置22可以表现为图2a所示的十字形，或者分别如图2b、图2c、图2d所示的椭圆形、类三角形、梅花形；其中梅花形可以是五瓣、六瓣……以及大于六瓣的梅花形；被感应装置2由金属或多金属混合物或金属与非金属混合物一体成型，或多片感应片23层叠成型，比如采用矽钢片层叠压合成型；被感应装置2上的弧状凹凸型设置22应连续地，周期性地分布在被感应装置的内表面；

该测量装置还可以进一步包括一个信号模块3，用于提供励磁信号，以及接收感应装置1输出的感应电压信号并解码后处理成特定波形；

如图3所示，信号模块3包括励磁与解码芯片31和处理电路32；励磁与解码芯片31可以提供感应装置1中励磁线圈的励磁信号以及接收感应装置1输出的感应电压信号解码后传输至处理电路32，由处理电路32处理成特定波形输出至电梯控制系统；

图4示出了本实施例的输入输出波形，感应装置1的感应线圈用来感应被感应装置2围绕感应装置1旋转运动时，由于其相对磁导率的变化而引起感应电压信号发生变化，由励磁电压E_R1-R2=Esinωt,两组输出电压E_S1-S3=K*E_R1-R2 Cosθ， E_S2-S4=K*E_R1-R2 Sinθ(K指变比)公式经信号模块3处理输出对应转子转角θ的sin、cos信号；

图5示出了本发明安装在轴固定式永磁同步曳引机上的一种结构；该轴固定式永磁同步曳引机包括机座51、轴59、定子58、转子53和固定支架57；轴59的一端固定在机座51上并且轴59固定不动；定子58通过支撑安装在机座51上，定子58是固定的；转子53包括制动轮54、以及位于制动轮54端部的曳引轮55和端盖56，端盖56位于曳引轮55端部；转子53上相对于定子58安装有磁钢52；转子53紧邻定子58，可围绕轴59及定子58作旋转运动，曳引轮55固定在制动轮54上；固定支架57另一端可支撑轴59另一端；

被感应装置2装配成与轴固定式永磁同步曳引机的转子53同轴旋转，如图5所示，被感应装置3可以安装在曳引轮55端部的端盖56上，或者，可以在制动轮端部或曳引轮端部引出支架来固定被感应装置2，只要使得被感应装置2能够与轴固定式永磁同步曳引机的转子53同轴旋转即可；感应装置1套设在轴固定式永磁同步曳引机的轴59上，感应装置1和被感应装置2同轴装配，且位于被感应装置2的内空间21内；感应装置1与被感应装置2之间存在间隙，如图6所示；

感应装置1的感应线圈用来感应被感应装置2围绕感应装置1旋转运动时，其相对磁导率的变化引起感应电压信号的变化以测量所述转子53的运动状态及位置信息；具体地，被感应装置2与转子同轴旋转时，被感应装置2内周面周期性分布的弧状凹凸设置22的凹部和凸部与感应装置1上周期间隔分布的感应头12的相对磁导率发生变化，从而感应装置1输出的感应电压也发生变化，所产生的感应电压随着被感应装置2的周向上周期分布的弧状凹凸设置22 的不同而发生相对地周期性的变化，该感应电压信号通过信号模块3被修正为特定波形以便输出到变频器。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。

上述过程中，励磁线圈由信号模块3提供励磁电压，感应装置1的感应线圈用来感应被感应装置2围绕感应装置1旋转运动时由于间隙相对磁导率的变化产生感应电压信号；信号模块3对感应装置1采集到的感应电压信号进行解码并处理成控制系统需要的波形，从而提高信号质量，以利于后续的计算。信号模块3输出的特定波形可以是正弦波、余弦波、方波、三角波；

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感应装置1和被感应装置2来代替现有永磁同步曳引机所使用的光电编码器及非接触式磁感应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信号模块3的输出信号的处理方式与针对现有的光电编码器及非接触式磁感应编码器所产生的信号的处理方式是类似或相同的。

更优地，可以在被感应装置2的内表面设有参考位置以便感应装置1确定转子53的每圈的绝对位置；参考位置可以通过至少一个缺口、填充材料和弧状凹凸型设置22弧度变化中的至少一种来改变一个或多个凹凸设置的形状或结构而加以标记。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。

本发明结构实用简洁、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、加减速及制动性能，可广泛应用于当前各种类型的电梯中。

Claims

1.一种测量装置，其特征在于，包括相配合的感应装置(1)和被感应装置(2)；

所述感应装置(1)包括线圈(11)、承载体(13)、接线部(14)；所述承载体(13)用于套设在电梯曳引机的轴上；在承载体(13)的外周面上间隔分布有多个线圈芯，所述线圈(11)设置在所述线圈芯上，接线部(14)设置在承载体(13)上，并且连接各线圈(11)；

所述被感应装置(2)包括一个用于容纳感应装置(1)的内空间(21)，由此被感应装置(2)即具有面向内空间(21)的内表面；被感应装置(2)的内表面具有周期性分布的弧状凹凸型设置(22)。

2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，

感应装置(1)和被感应装置(2)同轴装配，感应装置(1)位于被感应装置(2)的内空间(21)内，感应装置(1)与被感应装置(2)之间存在间隙。

3.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于，

感应装置(1)套设在轴固定式永磁同步曳引机的轴上，而被感应装置(2)装配成与轴固定式永磁同步曳引机的转子同轴旋转。

4.如权利要求1、2或3所述的测量装置，其特征在于，

各线圈(11)中，分为励磁线圈和感应线圈，励磁线圈至少一个；感应线圈分为2组或以上。

5.如权利要求1、2或3所述的测量装置，其特征在于，

还包括一个信号模块(3)，用于提供励磁信号，以及接收感应装置(1)输出的感应电压信号并解码后处理成输出波形；信号模块(3)包括励磁与解码芯片(31)，和处理电路(32)。

6.如权利要求1、2或3所述的测量装置，其特征在于，

线圈(11)的外侧设有从线圈芯延伸出或连接线圈芯的感应头(12)。

7.如权利要求6所述的测量装置，其特征在于，

感应头(12)的外端面(12a)为顺周向的弧形。

8.如权利要求1、2或3所述的测量装置，其特征在于，

承载体(13)为环形，线圈(11)于承载体(13)外周面上均匀间隔分布。

9.如权利要求1、2或3所述的测量装置，其特征在于，

被感应装置(2)一体成型，或多片感应片层叠成型。

10.如权利要求1、2或3所述的测量装置，其特征在于，

被感应装置(2)的内表面设有参考位置，参考位置通过至少一个缺口、填充材料和弧状凹凸型设置(22)弧度变化中的至少一种来改变一个或多个凹凸设置的形状或结构而加以标记。

11.如权利要求1、2或3所述的测量装置，其特征在于，

周期性分布的弧状凹凸型设置(22)呈十字形、椭圆形、类三角形或梅花形。