CN108349703A - 具有冷却装置的电梯线性推进系统 - Google Patents

Abstract

一种电梯系统包括被构造和布置成在井道中行进的电梯轿厢。所述电梯系统的线性推进系统被配置成在所述电梯轿厢上施加力以控制所述轿厢的移动。所述线性推进系统包括安装到所述电梯轿厢并且具有多个磁体的次级部分。所述线性推进系统的第一初级部分包括：安装组件，与所述安装组件接合的多个线圈，以及包括至少一个导管的第一冷却装置，所述至少一个导管从所述安装组件向外伸出并进入所述井道中以传递热量。

Description

具有冷却装置的电梯线性推进系统

背景技术

本文公开的主题大体上涉及电梯领域，并且更具体地涉及具有冷却的线性推进系统的多轿厢、自推进电梯系统。

自推进电梯系统(也称为无绳电梯系统)可用于某些应用(例如，高层建筑物)中，其中用于有绳系统的大量绳索是禁止的并且期望多个电梯轿厢在单通道中行进。存在第一通道设计用于使电梯轿厢向上行进并且第二通道设计用于使电梯轿厢向下行进的自推进电梯系统。至少一个传送站设置在井道中，以在第一通道和第二通道之间水平地移动轿厢。

现有的自推进电梯采用具有初级部分的线性电机，所述初级部分包括接合到支撑结构的定子线圈。线圈和/或线圈模块之间的工作周期负荷可以从百分之二到超过百分之三十不等，取决于轿厢速度和井道内的位置。由于工作周期变化，线圈耗散井道中空间上变化的热负荷，导致一个又一个线圈的线圈效率和使用寿命的变化。线圈冷却的改进是期望的。

发明内容

根据本公开的一个非限制性实施方案的一种电梯系统包括：电梯轿厢，其被构造和布置成在井道中行进；以及线性推进系统，其被配置成向所述电梯轿厢施加力，所述线性推进系统包括；第一初级部分，所述第一初级部分包括安装组件，接合到所述安装组件的多个线圈，以及第一冷却装置，其包括至少部分地嵌入在所述安装组件中以用于使冷却流体流动的至少一个导管回路。

除了前述实施方案之外，所述线性推进系统还包括安装到所述电梯轿厢并包括多个磁体的次级部分。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述至少一个导管回路部分地嵌入在支撑所述多个线圈的所述安装组件的板中。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述至少一个导管回路部分地位于至少部分地由所述安装组件的板限定的腔体中，所述安装组件支撑设置在所述腔体中的所述线圈。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述至少一个导管回路由热导率系数约大于1 00瓦/米开尔文的材料制成。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述电梯系统包括设置在所述井道中并沿所述井道延伸的轨道，并且其中所述安装组件接合到所述轨道，并且所述第一冷却装置包括从所述轨道向外伸出到所述井道中的多个冷却翅片，其中所述至少一个导管延伸穿过所述多个冷却翅片中的每一个冷却翅片。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述多个冷却翅片中的每一个冷却翅片基本上竖直地延伸。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述第一冷却装置包括插入所述至少一个导管回路中以用于驱动所述冷却流体流的泵。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述冷却装置包括位于所述井道外部的多个冷却翅片，其中所述至少一个导管回路延伸穿过所述多个冷却翅片中的每一个。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述电梯系统包括设置在所述井道中并沿所述井道延伸的轨道，并且其中所述安装组件包括与所述多个线圈接合的不导电板以及接合在所述不导电板和所述轨道之间的支架，其中所述至少一个导管回路部分地嵌入在所述支架中。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述冷却装置包括插入所述至少一个导管回路中的热交换器。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述热交换器位于所述井道的外部。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述热交换器是液体-液体热交换器。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述热交换器是液体-空气热交换器，并且所述冷却装置包括用于使空气移动通过所述热交换器的翅片。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述电梯系统包括第二初级部分，所述第二初级部分包括具有多个热管的第二冷却装置。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述电梯系统包括第二初级部分，所述第二初级部分包括具有被构造并布置成传导地传递热量的多个实心导管的第二冷却装置。

根据另一个非限制性实施方案的一种电梯线性推进系统包括：基本上竖直的轨道；以及第一初级部分，其包括：多个第一电线圈，第一安装组件，以及包括多个实心导管的第一冷却装置，所述多个实心导管被构造和布置成从所述第一安装组件导出热量；第二初级部分，其包括：多个第二电线圈，第二安装组件，以及第二冷却装置，所述第二冷却装置包括用于使冷却流体流动的至少一个导管回路，并且其中所述至少一个导管回路部分地延伸穿过所述安装组件以用于冷却所述安装组件。

除了前述实施方案之外，所述第一和第二初级部分是沿所述轨道分布的模块化部分。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述第一初级部分包括约小于百分之三十的工作周期，并且所述第二初级部分包括约大于百分之三十的工作周期。

替代地或附加地，在前述实施方案中，所述第一冷却装置和所述第二冷却装置的分布是电梯轿厢工作周期的函数。

根据另一个非限制性实施方案的一种操作电梯系统的方法包括通过具有大于百分之三十的工作周期的第一初级部分操作电梯轿厢；以及使冷却流体流过第一冷却装置的导管回路以用于冷却所述第一初级部分的电线圈。

除了前述实施方案之外，所述方法包括通过具有小于百分之三十的工作周期的第二初级部分操作电梯轿厢；以及经由通过第二冷却装置的多个导管进行热传导来降低支撑组件的温度，所述支撑组件被构造并布置成支撑所述第二初级部分的电线圈。

前述特征和元件可以各种组合方式非排他性地进行组合，除非另有明确指示。这些特征和元件以及其操作根据以下描述和附图将变得更明显。然而，应理解的是以下描述和附图意图在本质上是示例性的而非限制性的。

附图简述

本领域那些技术人员将从以下对所公开非限制性实施方案的具体实施方式中明白各种特征。伴随具体实施方式的附图可以如下简述：

图1描绘示例性实施方案中的多轿厢电梯系统；

图2是示例性实施方案中的轿厢和线性推进系统的部分的俯视图；

图3是示例性实施方案中的线性推进系统的部分的正视图；

图4是线性推进系统的示意图；

图5是线性推进系统的初级部分的局部分解视图；

图6是初级部分的局部透视图；

图7是示出初级部分的冷却装置的线性推进系统的局部透视图；

图8是示出了图7的冷却装置的导管的初级部分的板的透视图；

图9是初级部分的第二实施方案的局部透视图；

图10是示出了图9的冷却装置的导管的初级部分的板的透视图；

图11是冷却装置的第三实施方案的示意图；和

图12是冷却装置的第四实施方案的示意图。

具体实施方式

图1描绘了示例性实施方案中的自推进或无绳电梯系统20，所述自推进或无绳电梯系统20可用在具有多个层面或楼层24的结构或建筑物22中。电梯系统20包括具有由结构22限定的边界的井道26和适于在井道26中行进的至少一个轿厢28。井道26可包括例如三个通道30、32、34，其中任意数量的轿厢28在任意一个通道中并且在任意数量的行进方向(例如，向上和向下)上行进。例如并且如图所示，通道30、34中的轿厢28可沿向上方向行进并且通道32中的轿厢28可沿向下的方向行进。

在顶楼24上方的可为上部传送站36，所述上部传送站36促进电梯轿厢28水平运动以便在通道30、32、34之间移动轿厢。在一楼24下方的可为下部传送站38，所述下部传送站38促进电梯轿厢28水平运动以便在通道30、32、34之间移动轿厢。应当理解，上部传送站36和下部传送站38可分别定位在顶楼24和一楼24而不是高于顶楼和低于一楼，或者可定位在任意中间楼层。另外，电梯系统20可包括竖直定位在上部传送站36和下部传送站38之间并且类似于上部传送站36和下部传送站38的一个或多个中间传送站(未示出)。

参考图1至图3，使用线性推进系统40推进轿厢28，所述线性推进系统40具有固定的初级部分42(例如，图2示出的两个)、移动的次级部分44(例如，图2示出的两个)和控制系统46(参见图4)。初级部分42包括多个绕组或线圈48，所述绕组或线圈48安装在井道26中的通道30、32、34的一侧或两侧处。次级部分44可包括安装到轿厢28的一侧或两侧上的两排永磁体50A、50B。初级部分42被供应有来自控制系统46的驱动信号以生成磁通量，所述磁通量在次级部分44上施加力以控制轿厢28在它们的相应通道30、32、34中的移动(例如，向上、向下移动或保持静止)。进一步考虑和理解的是，线性推进系统40可以是同步磁阻线性电机，其中次级部分44由具有凸极性的钢制铁磁板形成。此外，线性推进系统40可以是感应线性电机，并且可包括次级部分44，所述次级部分44由具有由例如铝、铜等制成的材料的导电片的钢制铁磁板形成。

参考图2和图3，线性推进系统40的第一次级部分44安装在轿厢28的第一侧上并且第二次级部分44安装在轿厢28的相对侧上。初级部分42(其可以是背对背的两个初级部分42)通常位于次级部分44的磁体50A、50B之间。应当考虑和理解，任意数量的次级部分44可安装到轿厢28上，并且任意数量的初级部分42可与次级部分44以任意数量的配置相关联。

参考图4，控制系统46可包括电源52、驱动装置54、总线56和控制器58。电源52通过总线56电耦接到驱动装置54。在一个非限制性示例中，电源52可以是直流(DC)电源。DC电源52可使用存储装置(例如，电池、电容器)来实现，并且可以是调节来自另一个来源(例如，整流器)的电力的有源装置。驱动装置54可从总线56接收DC电力并且可向线性推进系统40的初级部分42提供驱动信号。每个驱动装置54可以是将来自总线56的DC电力转换成多相(例如，三相)驱动信号的逆变器，所述多相驱动信号被提供到初级部分42的相应区段。初级部分42被分成多个模块或区段，其中每个区段与相应驱动装置54相关联。

控制器58向驱动装置54中的每个提供控制信号以控制驱动信号的生成。控制器58可使用脉冲宽度调制(PWM)控制信号来控制驱动装置54生成驱动信号。控制器58可使用被编程来生成控制信号的基于处理器的装置实现。控制器58也可以是电梯控制系统或电梯管理系统的一部分。控制系统46的元件可在单个集成模块中实现，和/或沿井道26分布。

参考图3、图5和图6，初级部分42可包括支撑线圈48的安装组件60。安装组件60可包括两个板62A、62B，所述两个板62A、62B大体上限定其间腔体63的边界，线圈48位于腔体63中。每个板62A、62B可包括基本上平坦的基座64，基座64可以是大体上矩形的，其中形成有多个安装孔66。安装组件60的线圈芯68支撑线圈48，并且可通过紧固件(未示出)在安装孔66处固定到基座64。板62和线圈芯68可由诸如玻璃纤维、塑料、纤维增强塑料和其它非磁性材料的不导电材料制成。然而，金属插入物和/或流体冷却剂流导管可以存在于板62A、62B和线圈芯中。

每个板62A、62B的一个或多个凸缘70也可共面定位，并且从相应的基座64延伸。每个凸缘70可包括安装孔72，用于使用紧固件(未示出)将安装组件60的间隔物74固定在凸缘70的外边缘处。当组装时，凸缘70与间隔物74大体上限定并保持腔体63的宽度，以容纳到初级部分42的线圈48的电线。凸缘70还可为初级部分42提供期望的刚性。

参考图1、图6和图7，电梯系统20的线性推进系统40还可包括轨道76，并且初级部分42的安装组件60还可包括接合在板62和轨道76之间的支架78。作为一个非限制性示例，两个轨道78可分别与轿厢28的相对侧相对，并且可在井道26的每个通道30、32、34中基本上竖直地延伸。背对背的初级部分48的安装组件60的支架78可固定到轨道78。进一步考虑和理解的是，两个背对背的初级部分42的每个初级部分48通常可共享连接到轨道78的公共支架。

初级部分42可以是线性推进系统40的模块化单元。线性推进系统40可包括沿共轨76大体上上下对齐的多个模块化初级部分42，所述共轨76可沿相应的通道30、32、34的整个竖直高度延伸。每个初级部分42的线圈48可由单个相应的驱动装置54驱动。在其他实施方案中，驱动装置54可向多个初级部分42中的线圈48提供驱动信号。初级部分42的模块化特性有助于初级部分42沿井道26中的轨道76的长度安装。安装人员只需要处理模块化初级部分42，这比更传统的设计更加简单。进一步理解和考虑，初级部分42及其部件的各种配置和数量可构成模块化单元。

参考图7，初级部分42可包括用于冷却电线圈48的冷却装置80，以提高电效率并延长线圈的使用寿命。冷却装置80可以是自然或强制对流空气冷却类型，即，无源类型，并且可包括多个冷却导管82(例如，图示的六个)和多个冷却翅片84。翅片84可由轨道76支撑并从轨道76向外伸出，并且导管82通常从支架78向外伸出，并且可延伸穿过翅片，以通过从导管82到翅片84中的热传导和从翅片到周围空气中的热对流来改善热传递。翅片84通常可以是细长的并且基本上纵向和竖直地延伸以利用井道内的自然对流和垂直气流。

参考图8，导管82可至少部分地嵌入安装组件60的板62A、62B中的一个或两个中。进一步考虑和理解的是，导管82也可布置在板62A、62B之间并在大体上围绕初级部分42的线圈48的腔体63中(也参见图3)。

如本领域传统上已知的，导管82可以是热管，其可以包括中心蒸气腔、周围芯和外壳(未示出)。在操作中，腔体中的工作流体吸收热能并被气化。蒸气沿腔体迁移到更低温度端(例如，在翅片84处)。蒸气然后冷凝回流体并被芯吸收，通过套管壳体热能。流体然后流回到更高温度端(例如，在支架78处)。进一步考虑并理解，可以应用本领域已知的其他种类的热管。无论导管是热管还是更无源和实心的导管，导管82通常可由具有约大于100瓦/米开尔文的热导率系数的材料制成。这种材料的非限制性示例可包括青铜、铝、铜等。此外，也可以使用较低传导率的金属(例如大约50W/mK的钢)。

参考图9，示出了初级部分的第二实施方案，其中除了添加撇号标记之外，相同的元件具有相同的标号。初级部分42′可包括用于冷却初级部分42′的电线圈的冷却装置80′，以提高电效率并且延长线圈的使用寿命。冷却装置80′可以是有源类型的，并且可包括用于流动流体的至少一个冷却空心导管或管82′(例如，图示为流动液体回路的一个)，用于驱动流体的流动的流体泵86，以及多个冷却翅片84′。翅片84′可由轨道76支撑并从轨道76向外伸出，并且管82′的一部分可嵌入支架78′中或由支架78′形成，而另一部分通常穿过翅片84′以改善到周围空气中的热传递。尽管未示出，但是冷却装置80′还可包括测量流体温度的温度传感器，其从流体温度接收信号并且控制泵86的速度和/或致动。此外，翅片84′可通过定位在井道中并配置成驱动空气流过翅片84′的风扇或鼓风机(未示出)进一步冷却。

参考图10，导管82′可至少部分地嵌入安装组件60′的板62A′、62B′中的一个或两个中，使得冷却剂流通过导管入口90进入板62A′并通过导管出口92离开板62A′，其可由板62A′的凸缘70′的外表面94限定和承载。进一步考虑和理解的是，导管82′也可布置在板62A′、62B′之间并在大体上围绕初级部分42′的线圈48′的腔体63′中(也参见图3)。

参考图11，示出了冷却装置的第三实施方案，其中除了添加双撇号后缀之外，与第一和/或第二实施方案相同的元件具有相同的标号。冷却装置80"可包括可以是初级冷却剂回路的导管82"，使冷却流体大体上循环通过线性电机初级部分42"的安装组件60"和液体-液体热交换器98。次级冷却剂回路100可使流体流过热交换器98，从而接收来自流过初级冷却剂回路82"的冷却流体的热量。热交换器98可定位在井道26内部或外部。次级冷却剂回路100可被构造和布置成将热量传递到例如建筑物水暖系统中。

参考图12，示出了冷却装置的第四实施方案，其中除了添加三重撇号后缀之外，与第一和/或第二实施方案相同的元件具有相同的标号。冷却装置80″′可包括导管82″′，所述导管82″′可以是使冷却流体大体上循环通过线性电机初级部分42″′的安装组件60″′和液体-空气热交换器98″′的初级冷却剂回路。风扇或鼓风机102可驱动冷却空气通过热交换器98″′，从而从流过初级冷却剂回路82″′的冷却流体中去除热量(即，强制空气对流)。热交换器98″′可定位在井道26的内部或外部。

线性推进系统40可包括具有无源冷却装置80的至少一个初级部分42(参见图7)和具有有源冷却装置80′(参见图9)的至少一个初级部分42′及其变体(例如，没有翅片的冷却装置、具有热交换器等)。初级部分42可被认为是低工作周期部分或者具有约小于百分之三十的工作周期，并且初级部分42′可被认为是高工作周期部分或者具有约大于百分之三十的工作周期。工作周期越大，线圈产生的热量越大，并且因此更加需要将热量从线圈传递出去以提高电效率和线圈寿命。初级部分42、42′可沿轨道76分布，指示特定位置处的预期工作周期。根据轿厢速度和大厅层负荷，可在井道中实现不同的工作周期。此外，线圈中使用的材料(例如铝、铜等)将影响线圈温度升高的速度。进一步考虑和理解的是，冷却装置80、80′(即无源和/或有源)的分布可以是电梯工作周期的函数。

虽然参考示例性实施方案描述了本公开，但是本领域那些技术人员将理解，可以进行各种改变并且可以进行等效物替换而不脱离本公开的精神和范围。另外，可应用各种修改来使本公开的教义适用于特定情况、应用和/或材料而不脱离其实质范围。本公开因此不受限于本文公开的特定示例，而是包括落在所附权利要求书的范围内的全部实施方案。

Claims (22)

1.一种电梯系统，其包括：

被构造和布置成在井道中行进的电梯轿厢；和

被配置成向所述电梯轿厢施加力的线性推进系统，所述线性推进系统包括；

第一初级部分，所述第一初级部分包括：安装组件，多个线圈，所述多个线圈接合到所述安装组件，以及

第一冷却装置，所述第一冷却装置包括至少一个导管回路，所述至少一个导管回路至少部分地嵌入在所述安装组件中以用于使冷却流体流动。

2.根据权利要求1所述的电梯系统，其中所述线性推进系统包括安装到所述电梯轿厢并包括多个磁体的次级部分。

3.根据权利要求1所述的电梯系统，其中所述至少一个导管回路部分地嵌入在支撑所述多个线圈的所述安装组件的板中。

4.根据权利要求1所述的电梯系统，其中所述至少一个导管回路部分地位于至少部分地由所述安装组件的板限定的腔体中，所述安装组件支撑设置在所述腔体中的所述线圈。

5.根据权利要求1所述的电梯系统，其中所述至少一个导管回路由热导率系数约大于100瓦/米开尔文的材料制成。

6.根据权利要求1所述的电梯系统，其还包括：

设置在所述井道中并沿所述井道延伸的轨道，并且其中所述安装组件与所述轨道接合，并且所述第一冷却装置包括多个冷却翅片，所述冷却翅片从所述轨道向外伸出到所述井道中，其中所述至少一个导管延伸穿过所述多个冷却翅片中的每一个冷却翅片。

7.根据权利要求6所述的电梯系统，其中所述多个冷却翅片中的每一个冷却翅片基本上竖直地延伸。

8.根据权利要求1所述的电梯系统，其中所述第一冷却装置包括插入所述至少一个导管回路中以用于驱动所述冷却流体流的泵。

9.根据权利要求1所述的电梯系统，其中所述冷却装置包括位于所述井道外部的多个冷却翅片，其中所述至少一个导管回路延伸穿过所述多个冷却翅片中的每一个。

10.根据权利要求1所述的电梯系统，其还包括：

设置在所述井道中并沿所述井道延伸的轨道，并且其中所述安装组件包括与所述多个线圈接合的不导电板和接合在所述不导电板和所述轨道之间的支架，其中所述至少一个导管回路部分地嵌入在所述支架中。

11.根据权利要求1所述的电梯系统，其中所述冷却装置包括插入所述至少一个导管回路中的热交换器。

12.根据权利要求11所述的电梯系统，其中所述热交换器位于所述井道的外部。

13.根据权利要求11所述的电梯系统，其中所述热交换器是液体-液体热交换器。

14.根据权利要求11所述的电梯系统，其中所述热交换器是液体-空气热交换器，并且所述冷却装置包括用于使空气移动通过所述热交换器的翅片。

15.根据权利要求1所述的电梯系统，其还包括：

包括具有多个热管的第二冷却装置的第二初级部分。

16.根据权利要求1所述的电梯系统，其还包括：

包括具有被构造并布置成传导地传递热量的多个实心导管的第二冷却装置的第二初级部分。

17.一种电梯线性推进系统，其包括：

基本上竖直的轨道；

第一初级部分，其包括：多个第一电线圈，第一安装组件，以及包括多个实心导管的第一冷却装置，所述多个实心导管被构造和布置成从所述第一安装组件导出热量；和

第二初级部分，其包括：多个第二电线圈，第二安装组件，以及第二冷却装置，所述第二冷却装置包括用于使冷却流体流动的至少一个导管回路，并且其中所述至少一个导管回路部分地延伸穿过所述安装组件以用于冷却所述安装组件。

18.根据权利要求17所述的电梯线性推进系统，其中所述第一和第二初级部分是沿所述轨道分布的模块化部分。

19.根据权利要求18所述的电梯线性推进系统，其中所述第一初级部分包括约小于百分之三十的工作周期，并且所述第二初级部分包括约大于百分之三十的工作周期。

20.根据权利要求17所述的电梯线性推进系统，其中所述第一冷却装置和所述第二冷却装置的分布是电梯轿厢工作周期的函数。

21.一种操作电梯系统的方法，其包括：

通过具有大于百分之三十的工作周期的第一初级部分操作电梯轿厢；以及

使冷却流体流过第一冷却装置的导管回路以用于冷却所述第一初级部分的电线圈。

22.根据权利要求21所述的方法，其还包括：

通过具有小于百分之三十的工作周期的第二初级部分操作电梯轿厢；以及

经由通过第二冷却装置的多个导管进行热传导来降低支撑组件的温度，所述支撑组件被构造并布置成支撑所述第二初级部分的电线圈。