CN108059042A - 电气自主的电梯系统 - Google Patents

Abstract

一种电气自主的电梯系统包括电梯轿厢，其被配置来在井道中在第一行进方向上移动。所述电梯轿厢连接到配重件组件，所述配重件组件在导轨上操作，所述导轨被构造并布置来沿着井道在第二行进方向上引导所述配重件。所述配重件包括推进系统，其被配置来推进所述配重件并由此推进所述电梯轿厢。所述电梯还包括电力传输系统，其被配置来将电力传输到所述配重件上的电源系统，所述电源系统被配置来独立于所述电力传输系统给至少所述推进系统供能，持续至少选定持续时间。

Description

电气自主的电梯系统

背景技术

本公开涉及机电推进系统，并且更具体地，涉及具有基于配重件的推进系统的电气自主的电梯系统。

典型电梯系统包括设置在井道内的轿厢和配重件、将轿厢和配重件互连起来的多根拉紧绳以及具有驱动绳轮的驱动单元，所述驱动绳轮与拉紧绳接合以驱动轿厢和配重件。绳并且因此轿厢和配重件是通过使驱动绳轮旋转来驱动。在一些电梯系统中，推进系统可安装在配重件上。在一些系统中，采样线性电机，其中常常装配在磁极、永磁铁或铁磁凸极中的次级部分以轨道形式安装在井道中，电机初级部分将在所述轨道上运行。

电梯轿厢通常需要电力以用于通风、照明系统、门和制动器的操作、控制单元、通信单元，以及给安装在例如电梯轿厢控制器上的蓄电池再充电。此外，电梯轿厢可能需要备用系统以防电源故障。已有系统使用移动电缆或集流器/受流滑块来连接移动的电梯轿厢与沿着电梯井道分布的电力线。虽然简单且具功能性，但这些系统也需要维护检查并且可靠性可能低于所希望的。

行业内需要一种电气自主的电梯，所述电梯缓解与具有机械室或在配重件处并入推进系统的许多电梯系统有关的某些问题，并且消除用于电力和通信的笨重的随行电缆。

发明概述

根据一个实施方案，本文公开一种电气自主的电梯系统。所述电气自主的电梯系统包括：电梯轿厢，其被配置来在井道中在第一行进方向上移动；配重件，其可操作地连接到所述电梯轿厢；以及导轨，其被构造并布置来沿着井道在第二行进方向上引导所述配重件。所述系统还包括：推进系统，其设置在所述配重件处；以及电力传输系统，其被配置来将电力传输到设置在所述配重件处的电源系统，其中所述电源系统被配置来独立于所述电力传输系统给至少所述推进系统供电持续至少选定持续时间。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外实施方案可包括旋转或线性电机作为机电推进系统。另外，所述线性电机可包括移动初级部分和固定次级部分，所述固定次级部分并入导轨的至少部分。

继上述特征中的一个或多个，或者作为替代方案，另外实施方案可包括：所述电源系统包括电源和转换器中的至少一者，所述转换器从所述电源接收能量并向所述推进系统输出至少一种激励电流。另外，所述电源系统包括至少能量存储装置，并且另外，所述能量存储装置包括蓄电池、电容器以及超级电容器中的至少一者。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外实施方案还可包括：所述电源系统还包括被配置来将建筑物或电网电力转换成DC并将其供应给所述转换器和所述能量存储装置中的至少一者的整流器或转换器。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外实施方案可包括：所述电力传输系统向所述电源系统提供电网电力，并且另外实施方案又可包括：所述电力传输系统可操作来向所述电源系统提供DC电力。此外，所述电力传输系统可包括配对触点，其可操作来在所述电梯轿厢在选定位置处时向所述电源系统提供DC电力。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外实施方案可包括：所述选定持续时间是至少一分钟，或者所述选定持续时间是至少一小时，或者所述选定持续时间是至少八小时。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外实施方案可包括：所述选定持续时间基于所述电梯系统的操作参数来确定，或者另外，操作参数可包括所述能量存储装置的荷电状态。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外实施方案可包括非接触式通信系统，或者更另外地，所述非接触式通信系统是无线系统和感应系统中的至少一者。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外实施方案可包括电梯轿厢子系统，或者其中所述电梯轿厢子系统包括通风单元、照明系统、门操作单元、制动单元、显示单元、控制单元以及通信单元中的至少一者。

根据一个实施方案，本文公开一种给电气自主的电梯系统供电的方法。所述方法包括：可操作地连接电梯轿厢与配重件组件，所述电梯轿厢被配置来在井道中在第一行进方向上移动，所述配重件被配置来在导轨上行进，所述导轨被构造并布置来沿着井道在第二行进方向上引导所述配重件。所述方法还包括：将推进系统设置在所述配重件处，所述推进系统被配置来在所述第二行进方向上推进所述配重件；以及将电力传输到设置在所述配重件处的电源系统，所述电源系统被配置来独立于所述电力传输系统给至少所述推进系统供电持续至少选定持续时间。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外实施方案可包括：所述传输电力持续至少选定持续时间是至少一分钟。

除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，另外实施方案还可包括利用非接触式通信系统在所述电梯系统的移动部分与所述电梯系统的固定部分之间通信。

本公开的实施方案的技术效果包括采用基于配重件的推进系统和电力传输系统的自主电梯系统和控制系统。所述电梯系统可操作来独立于所述电力传输系统提供服务持续选定持续时间。技术效果还包括用于给电梯轿厢子系统供电的电力连接系统和用于所述电梯轿厢子系统与所述系统的固定部分通信的通信系统。

前述特征和元件可以各种组合来组合而不具排他性，除非另外明确地指示。这些特征和元件及其操作将根据以下描述和附图而变得更显而易见。然而，应理解，以下描述和附图意图在本质上是示例性的并且是非限制性的。

附图简述

根据以下对所公开非限制性实施方案的详述，本领域技术人员将明白各种特征。伴随详述的附图可如下简要描述：

图1描绘示例性实施方案的电梯系统；

图2是根据示例性实施方案的电梯系统的框图；

图3是示例性实施方案的配重件组件和推进系统的局部侧视图；

图4是描绘例性实施方案的推进系统的一部分的透视图；

图5是根据示例性实施方案的具有通信系统的电梯带的图；

图6是根据示例性实施方案的具有通信电缆的带的图；并且

图7描绘根据示例性实施方案的具有拾波器的通信系统的剖面图。

具体实施方式

现在参考图1和图2，示意地示出了电梯系统10的示例性实施方案，电梯系统10从安装在配重件组件14处的推进系统20获得其推动力。在图1中，电梯轿厢12与安装在井道(未示出)中的导轨通信地操作以便在所述井道中移动。导轨通常确保电梯轿厢在井道中的适当对准，并且还提供用于电梯系统10的其他部件(例如传感器、制动器、安全制动器)的安装和操作的结构。在示例性实施方案中，推进系统20是磁通切换永磁铁线性电机26。芯部或初级部分30是线性电机26的在配重件组件14上形成的移动部分，并且次级部分28是固定的并且包括导轨组件22的至少一部分。次级部分28安装在导轨22上，或是导轨22的整体部分，或与导轨22分开安装。虽然已经描述采用线性电机配置作为推进系统20的实施方案，但应理解，推进系统20的其他配置是可能的，包括磁力丝杠、具有绳轮或齿轮的旋转电机等。一对非驱动绳轮16安装在井道的顶部中以用于由绳索或带13接合，所述绳索或带13连接到轿厢12和配重件组件14。配重件组件14沿着导轨组件22移动，导轨组件22安装在井道中以促进配重件组件14并且因此促进电梯轿厢12的移动。在一个实施方案中，导轨组件22或其一部分还用作用于推进系统20的线性电机26的次级部分28。此外，在实施方案中，导轨22由细长的扁平钢带形成，并且借助于紧固到井道壁(未示出)的U形梁或相邻的平行T形梁22来安装在井道中。上述仅是对本发明所涉及类别的电梯组件的概述。

继续参考图1和图2，并且也参考图3和图4，示出了一个实施方案的配重件组件14和包括线性电机26的推进系统20以及导轨22的细节。配重件组件14具有框架18，推进系统20的各种部件安装在框架18上。线性电机26的初级部分30安装在框架18上并且由多个基本上扁平的绕组32构成。推进系统20的初级部分30从转换器54(图1)得到驱动激励供应以产生磁通量，所述磁通量对次级部分28施加力以控制配重件组件14的移动(例如，向上移动、向下移动或静止不动)。应设想到并理解，任何数目的初级部分30可安装到配重件组件14，并且任何数目的次级部分28可在任何数目的配置中与初级部分30相关联。

配重件组件14和电梯轿厢12上还安装有包括辊、滑动引导件等的多组引导件40，所述多组引导件40接合轨道22以维持配重件组件14和/或电梯轿厢12在井道中的适当间距和行进。另外，在一个实施方案中，配重件组件14上的引导件还可操作来维持初级部分30的线性电机绕组32与次级部分28的轨道22之间的所希望间隙。在线性电机中维持所希望间隙确保所希望可操作性，如本领域中已知的。有利地，将推进系统20放置在配重件组件14上促进独立地选择配重件组件14和电梯轿厢12的引导容差。在一个实施方案中，这允许维持如配重件组件上的电线电机40的所希望性能所需要的严格容差，例如一直到约1.5毫米，同时针对井道中的电梯轿厢12采用更顺应的标准引导和容差以确保乘客所希望的搭乘舒适性。在一个实施方案中，可使用任何所希望容差，包括大于或小于1.5毫米的那些。

再次参考图1和图2，在示例性实施方案中，电梯系统10和配重件可包括电源系统50。电源系统50可包括但不限于电源52、一个或多个电力转换器54或推进驱动器、总线56以及一个或多个控制器58。电源52通过总线56电耦合到电力转换器54。在一个非限制性实例中，电源52可以是直流(DC)电源。DC电源52可使用能量存储装置60(例如，蓄电池、电容器、超级电容器等)来实现，并且可包括调节来自另一个源的电力的有源装置(例如，连接到电力网、发电机等的整流器)。在另一个实施方案中，电源52可以是用于将传入电力或电网电力转换成DC以用于给能量存储装置60充电和或给电力转换器54供应电力的整流器或转换器。在电梯系统10的实施方案中，配重件组件包括用于给推进系统20提供电力的一个或多个存储装置或蓄电池60。电力转换器54可根据电源系统50的所希望实现方式从总线56接收DC或AC电力，并且向用于推进系统20的线性电机26的初级部分30提供驱动激励。每个电力转换器54可以是将来自总线56的DC或AC电力转换成多相驱动激励的转换器，所述多相驱动激励被提供给初级部分30的相应绕组32部分。初级部分30可分成多个模块或区段，其中每个区段与相应电力转换器54相关联。

控制器58向电力转换器54提供控制信号以控制用于推进系统20的驱动激励的生成。控制器58可使用脉宽调制(PWM)控制信号来控制由电力转换器54进行的驱动激励生成。控制器58可使用被编程来生成控制信号的基于信号处理器的装置来实现。控制器58可被分布作为每个转换器54的一部分以生成用于对应转换器的控制信号。控制器58也可以是用于控制电梯轿厢到建筑物中的所希望楼层的调度的电梯控制系统或电梯管理系统的部分。电源系统50的元件可根据需要实现在单个集成模块中和/或沿着井道分布。

继续参考图1和图2，电梯系统10的电力连接系统70可用于向电梯轿厢12上的负载或电梯轿厢子系统74提供电力。电力连接系统70可以是电源系统50的整体部分，从而共享各种部件，诸如控制器58、总线56、电源52、电力转换器54以及其他部件。在示例性实施方案中，电力连接系统70可包括电力传输电缆72，其被配置来将电力运送到总体上被示出为74的电梯轿厢负载和子系统。子系统74可包括但不限于通风和/或冷却单元、照明系统、门操作单元、制动单元、显示单元、控制单元、通信单元、蓄电池或能量存储装置等。子系统74可以是利用传统电源频率、诸如例如约60Hz的交流(AC)负载，诸如通风单元等的风扇。可替代地，或除此之外，子系统可包括直流(DC)负载，诸如显示单元。

现在转到图5、6和7，描绘了电力连接系统70的实例。在一个实施方案中，以简单的形式，电力连接系统70包括与电梯绳索或带13并行或成整体地传送的两根线72，以将电力从电源52和/或存储装置60运送到电梯轿厢12的子系统74。图5描绘五根带(不过可采用更多或更少的带)的示例性剖面图，其中一根带13包括一组线72。另外，图5描绘出：带13包括两个另外的导体作为用于通信的信号通信电缆92，其中拾波线圈邻近信号通信电缆92放置以促进用于通信的无接触电感耦合，如本文将进一步描述的。图7描绘具有电力传输电缆72的带13的剖视图。它还描绘信号电缆92和拾波线圈94。应理解，电力传输电缆72可与绳索或带13或甚至采用来推进电梯轿厢12的带中的绳分离或成整体。

一个实施方案的电梯系统10还可包括非接触式通信系统90，以促进配重件组件14的移动系统与电梯轿厢12和子系统74之间的通信。在一个实施方案中，通信可以是采用典型天线的任何形式的行业标准无线通信，诸如蜂窝、等。虽然采用行业标准无线通信存在许多优点，但是其他途径对于电梯行业也是有利的。为了便于安装、配置以及使任何外部攻击或窃听的可能性最小化，用于通信的简单感应系统将是有利的。

在示例性实施方案中，使用采用感应或磁耦合的无线非接触式通信系统90。图5、6和7描绘根据一个实施方案的无线通信系统90。在一个实施方案中，如图5、6和7所描绘，带13包括两个(或更多个)导体72，以将DC电力从蓄电池60运送到电梯轿厢12，如以上所描述。另外，带13可包括两个导体作为用于通信的信号通信电缆92。在图5和图7中，在一个实施方案中，沿着通信电缆92传达的信号将去往和来自拾波线圈94的能量感应/磁耦合到电梯的用于命令、控制和诊断目的的非移动部分。在另一个实施方案中，如图6所描绘，通信电缆92与电力连接电缆72是同一个，并且通信信号使用众所周知的电力线通信技术来整合、多路复用或调制到电力连接电缆72。应理解，虽然描述了简单的双线感应通信系统，但用于通信系统的许多系统配置是可能的。可采用多个系统或冗余系统以改进脉宽、通信完整性等。同样地，可采用类似系统，其中绳索或电缆共享专用于电力连接系统70或通信系统90。此外，还预想到一根带13仅用于通信或电力连接的完全独立的系统。

回顾图1和图2，在一个实施方案中，电梯系统10的电力传输系统80可用于将电力从固定部分(例如，井道、建筑，以及最终地电网)递送到电梯系统10的移动部分。在示例性实施方案中，电力传输系统80连续地或以持续选定持续时间的间隔将电力耦合到配重件组件14的电源系统50。电力传输系统80可包括物理连接件，例如固定配对触点、连接器等，或者可以是完全非接触式的，例如感应电力耦合。控制器58可监测电梯系统操作参数(包括但不限于：荷电状态、充电或放电率、蓄电池健康和系统使用和/或其趋势和功能)以确定充电的持续时间。在选定条件下，电梯系统可需要短暂的充电持续时间。在另一个实施方案中，在选定条件下，如果荷电状态、存储水平或放电率不足以用于适当操作并且因此需要更长持续时间以满足充电要求，电梯系统10可修改其性能或暂时地使其停止运行。

在一个实施方案中，电力传输系统80是蓄电池充电器82，其被配置来给电源系统50的存储装置或蓄电池60再充电。蓄电池充电器82可以是被配置来给存储装置或蓄电池60再充电的任何种类的电力供应装置。蓄电池充电器82可被配置成具有快速地给存储装置或蓄电池60充电的容量和电流能力，然而，蓄电池充电器82可被配置来根据需要给存储装置60涓流充电以维持荷电量并防止过热。电源系统50的存储装置或蓄电池60可被设定大小并具有足够的容量以确保电梯系统持续所希望持续时间的自主操作。应理解，自主操作模式取决于电梯系统10中所应用的能量存储装置(蓄电池)60的类型和容量。具有大容量的能量存储装置60促进电梯系统10的更久的自主操作。例如，在夜间再充电情况下的日操作。在一个实施方案中，自主操作可以是短的，仅仅足以维持短暂电源中断期间的电梯系统操作。当在电力网不一定可靠的位置中操作时，这将是非常有利的。在另一个实施方案中，自主操作可通过能量存储装置60的仅仅间歇性的短持续时间的再充电循环来延长完整日循环。在又一个实施方案中，自主操作持续时间可以是更加长久的。当然，当使用特别大量时(例如，抵达、离开、午饭时间)，能量存储装置可能经历累积电量状态损失、持续约一至两小时。在这类情况下，可能需要在具有蓄电池充电器82的层站处停止持续较长的持续时间，以维持或恢复能量存储装置60上的荷电量。此外，还可存在具有短持续时间的充电间隔(例如约数十秒)的例子，例如在一个实施方案中，二十秒、一分钟、至数分钟将足以维持令人满意的荷电量。在一些例子中，例如，在更大量使用下，最短充电时间的持续时间可以是至少一小时。在又一个实施方案中，能量存储装置60被配置来或具有足够的容量来基本上连续地给电梯系统10供电，仅在电梯系统在一个或多个选定层站处闲置时再充电。电源系统50可包括用于电源系统50、具体地是能量存储装置60的电力监测和诊断装置。

电力传输系统80可以是交流(AC)或直流(DC)的。在一个实施方案中，电力传输系统是例如约60Hz的AC系统，并且包括可操作被配置来给存储装置60充电的整流器或转换器。可替代地，或除此之外，电力传输系统可包括直流(DC)。电力传输系统80可以是电源系统50的一部分或整体部分，从而共享各种部件(诸如控制器58(见图3)、总线56等)并且可操作地与其连接。在示例性实施方案中，电力传输系统包括一组配对触点84或连接件，其被配置来在电梯轿厢12位于一个或多个层站(例如，大厅楼层)处时与配重件组件接合，从而以选定间隔给蓄电池60再充电持续至少选定持续时间。在另一个实施方案中，电力传输系统80可以是无线感应电力传输系统，如本领域中所熟知的。

有利地，采用蓄电池60作为配重件组件14的部分可提供配重件达到电梯系统10的所希望性能所需要的质量/重量的一部分或全部。具有安装在配重件14中的能量存储装置60的电梯系统的唯一性允许应用非常大的存储容量，而不管它们的重量。为了获得所希望性能和有效操作，电梯系统10中的配重件14通常需要等于轿厢12、绳索13的重量加乘客负载的重量的约50％。因此，应用重量约为数吨的能量存储装置60(蓄电池)的实施方案是可行的。另外，为了延长电梯系统10的自主操作的持续时间，能量存储装置60可独立于到外部电力网的接入而在电梯系统的再生运行期间周期性地从推进系统20进行再充电。在再生操作期间，采用重力来推进电梯轿厢，例如在轻轿厢12或重配重件14条件下上升的电梯轿厢，并且推进系统50以发电机模式来使用以提供制动力，并由此控制配重件14的下降并给能量存储装置60再充电。此外，应理解，放置在配重件14处的能量存储装置60还可在配重件停靠在具有到建筑物电网的连接的楼层上时允许用于建筑物的其他需要的另外系统用途。例如，向其他电气系统、应急系统、照明、车库门系统、保安系统等提供电力。能量存储装置可被设定大小来为建筑物提供能量存储能力。例如，根据需要供建筑物使用的来自可再生源的能量存储。再一次，应理解，操作间隔、持续时间以及再充电间隔全都可根据需要来配置。

虽然已经参考示例性实施方案描述了本公开，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等效物替换。此外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以施加各种修改来使本公开的技术适于特定情况、应用和/或材料。本公开因此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的范围内的所有实施方案。

Claims (15)

1.一种电气自主的电梯系统，其包括：

电梯轿厢，其被配置来在井道中在第一行进方向上移动；

配重件组件，其可操作地连接到所述电梯轿厢；

导轨，其被构造并布置来沿着井道在第二行进方向上引导所述配重件；

推进系统，其设置在所述配重件处；以及

电力传输系统，其被配置来将电力传输到设置在所述配重件处的电源系统，其中所述电源系统被配置来独立于所述电力传输系统给至少所述推进系统供电持续至少选定持续时间。

2.如权利要求1所述的电梯系统，其中所述机电推进系统是线性电机和旋转机电电机中的至少一者。

3.如权利要求2所述的电梯系统，其中所述线性电机包括移动初级部分和固定次级部分，所述固定次级部分，并且其中所述推进系统合并导轨的至少部分。

4.如权利要求1-3中任一项所述的电梯系统，其中所述电源系统包括电源和转换器中的至少一者，所述转换器从所述电源接收能量并向所述推进系统输出至少一种激励电流。

5.如权利要求4所述的电梯系统，其中所述电源系统包括至少能量存储装置。

6.如权利要求5所述的电梯系统，其中所述电源系统还包括被配置来将建筑物或电网电力转换成DC并将其供应给所述转换器和所述能量存储装置中的至少一者的整流器或转换器。

7.如权利要求1-6中任一项所述的电梯系统，其中所述电力传输系统可操作来向所述电源系统提供DC电力或电网电力中的至少一者。

8.如权利要求1-7中任一项所述的电梯系统，其中所述电力传输系统包括配对触点，其可操作来在所述电梯轿厢在选定位置处时向所述电源系统提供DC电力。

9.如权利要求1-8中任一项所述的电梯系统，其中所述选定持续时间是至少二十秒、至少一分钟中的至少一者，所述选定持续时间基于所述电梯系统的操作参数来确定。

10.如权利要求9所述的电梯系统，其中所述电梯系统的操作参数包括所述能量存储装置的荷电状态。

11.如权利要求1-10中任一项所述的电梯系统，其还包括非接触式通信系统。

12.如权利要求11所述的电梯系统，其中所述非接触式通信系统是无线系统和感应系统中的至少一者。

13.一种给电气自主的电梯系统供电的方法，其包括：

可操作地连接电梯轿厢与配重件组件，所述电梯轿厢被配置来在井道中在第一行进方向上移动，所述配重件被配置来在导轨上行进，所述导轨被构造并布置来沿着井道在第二行进方向上引导所述配重件；

将推进系统设置在所述配重件处，所述推进系统被配置来在所述第二行进方向上推进所述配重件；

将电力传输到设置在所述配重件处的电源系统，所述电源系统被配置来独立于所述电力传输系统给至少所述推进系统供电持续至少选定持续时间。

14.如权利要求13所述的给电气自主的电梯系统供电的方法，其中所述选定持续时间是至少二十秒、一分钟和一小时中的至少一者。

15.如权利要求13所述的给电气自主的电梯系统供电的方法，其还包括：利用非接触式通信系统在所述电梯系统的移动部分与所述电梯系统的固定部分进行通信。