CN108675094A - 一种紧凑型永磁同步无齿轮电梯曳引机 - Google Patents

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屈义
许志华
吴尊耀
杨铭
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Abstract

本发明公开的一种紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机，包括机座、固定安装在机座上的带绕组的定子、转动安装在机座上且围绕带绕组的定子作旋转运动的转子和安装在机座上的制动器，转子上同轴设置有曳引轮部和刹车部，制动时，制动器作用在刹车部上对所述转子进行制动，其还包括光电编码器和磁编码器，光电编码器定子部分通过编码器器固定片与轴承挡板固定在机座轴承支撑部端面，光电编码器转子部分通过法兰盘与曳引机转子曳引轮部连接并随曳引轮部转动，磁编码器中的磁感测齿设置在转子的刹车部上，磁编码器中的检测信息装置安装在机座上，检测信息装置与磁感测齿不接触且两者之间存在一定的间隙，以实现非接触式磁感检测。

Description

一种紧凑型永磁同步无齿轮电梯曳引机
技术领域
本发明涉及电梯曳引机技术领域，特别涉及一种紧凑型永磁同步无齿轮电梯曳引机。
背景技术
当今我国房地产市场呈井喷式发展，房价及土地价格一路攀升，许多大中型城市甚至出现寸土寸金的情况，我们的政府也在不断呼吁提倡建立集约型社会，在这种形式下高层和超高层成为当今房地产主流，因此电梯有了更广泛的应用，同时也对电梯有了新的要求。一方面需要压缩电梯的安装空间，为了适应新形势，国内外电梯厂商推出了无机房电梯，将电梯主机直接安装在井道内，不单独设立机房占用空间，这就要求电梯主机必须做到薄型化、轻量化，并且需要维护的部件具有易于检测、拆卸和可维护。另一方面随着现代社会中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，对电梯驱动提出越来越高的要求，驱动系统对电梯的加减速、稳定运行起着控制作用，驱动系统的好坏与否直接影响电梯的起动、停止、加减速、平层精准及乘坐舒适性等指标。
电梯主机薄型化、轻量化并且能够易于实现良好的控制的目标下，永磁同步无齿轮曳引机因其体积小、机身薄、易于安装并且能可靠控制得到众多国内外电梯厂商的青睐。众所周知永磁同步无齿轮曳引机需要通过编码器检测辨识转子位置来实现电机驱动控制，那么编码器的可靠运行是驱动系统良好控制的保证和前提。为应对新形势、新要求，现有技术有不少编码器安装方式及解决方法。
目前曳引机中的编码器主要有以下几种安装形式：
1.编码器完全放置在曳引机主轴外侧，编码器的轴与曳引轮侧的主轴连接，编码器定子部分通过一个支架向上方固定在曳引机架上，这种编码器的固定方式的优点是结构简单，成本低廉。但是该方式编码器定子部分的连接支架尺寸长，刚度小，导致编码器的防护结构难以有效实现。还有就是编码器必须具有高精度的定位，并要求定位精度具有稳定性，由于连接支架尺寸长，刚度小，此固定方式受外力作用后易损坏编码器或改变编码器的原始安装状态，因此编码器的旋转定位容易改变，使控制系统不稳定并导致电梯运行不能平稳。再者，完全外露的编码器较大的增加了曳引机轴向尺寸，这与无机房曳引机的机身薄要求相悖。
2.曳引机主轴作成空心轴，编码器内置于空心轴空腔内，编码器通过旋转轴部(即轴伸连杆)与旋转体连接，编码器固定于主轴的末端附近或者起始端附近，这种编码器固定方式的优点是轴向尺寸缩短。但是该方式的编码器通过轴伸连杆与旋转体连接，轴伸连杆在随旋转体运动的过程易受外力作用存在扰动而导致编码器采集信号出现失误，使得控制信号不稳定。再者，编码器置于空心轴空腔，在现场安装及运输过程中，容易有异物进入而损坏编码器，导致编码器不能正常工作。
还有上述两种方式仅适应于安装一种编码器，或光电编码器或磁编码器，可选择性小，不能满足不同控制要求，通用性较差。
3.专利号201611262429.3公开的一种永磁同步无齿轮曳引机，同时就有两个编码器安装位。该方式中光电编码器为通过轴伸(即连杆)连接，磁编码器信息采集部分置于机壳上，并于转动部分上加装被感应磁带，制作复杂并且可靠性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术所存在的不足而提供一种轴向尺寸短、结构紧凑、制造工艺简易及安安装方便的紧凑型永磁同步无齿轮电梯曳引机，该紧凑型永磁同步无齿轮电梯曳引机可同时提供两种类型编码器安装，编码器运行可靠，防尘防损，通用性好，控制系统稳定，能实现电梯平稳、安全运行。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机，包括机座、固定安装在机座上的带绕组的定子、转动安装在所述机座上且围绕所述带绕组的定子作旋转运动的转子和安装在所述机座上的制动器，所述转子上同轴设置有曳引轮部和刹车部，制动时，所述制动器作用在所述刹车部上对所述转子进行制动，其特征在于，所述转子与所述曳引轮部为一体结构，还包括一光电编码器，所述光电编码器中的定子部分固定在所述机座上，所述光电编码器与所述转子的曳引轮部固定连接并跟随所述曳引轮部转动。
在本发明的一个优选实施例中，还包括一磁编码器，所述磁编码器中的磁感测齿设置在所述转子的刹车部上，所述磁编码器中的检测信息装置安装在所述机座上，所述检测信息装置与所述磁感测齿不接触且两者之间存在一定的间隙，以实现非接触式磁感检测。
在本发明的一个优选实施例中，所述机座包括同轴设置的一内孔、一围绕在所述内孔外围的机座轴承支撑部、一机座定子固定部、一制动器安装部，所述机座定子固定部与所述制动器安装部之间通过一端壁部连接；所述转子具有同轴的曳引轮部和刹车部，所述曳引轮部具有第一外圆和第一内圆，所述刹车部具有第二外圆和第二内圆，所述曳引轮部的第一内圆通过轴承组件可转动的支撑在所述机座轴承支撑部上，所述带绕组的定子固定在所述机座定子固定部上，在所述刹车部的第二内圆上粘贴有永磁体，所述永磁体的内圆环绕在所述带绕组的定子外圆外围且两者之间存在一定的气隙，所述刹车部的第二外圆构成一刹车面，所述制动器安装部的内圆环绕在所述刹车部的第二外圆外围且两者之间存在一定的间隙；在所述机座的内孔远离所述端壁部的一端设置有一光电编码器安装腔室，所述光电编码器中的转子部分位于所述光电编码器安装腔室内并固定在一法兰盘上，所述法兰盘固定在所述曳引轮部远离所述刹车部那一端的端面上，所述光电编码器的定子部分固定在一轴承挡板上，所述轴承挡板固定在所述机座远离所述端壁部的那一端的端面上。
在本发明的一个优选实施例中，所述光电编码器中的转子部分的中心设置有光电编码器中心锥轴，在所述法兰盘的中心设置有法兰盘中心锥孔，所述光电编码器中心锥轴与所述法兰盘中心锥孔相互配合连接，并实现光电编码器中的编码器转子部分与所述转子上的曳引轮部一同旋转。
在本发明的一个优选实施例中，在所述光电编码器中的转子部分的中心设置有光电编码器中心锥形空心轴，在所述法兰盘的中心设置有法兰盘中心锥轴，将所述法兰盘的法兰盘中心锥轴插入到所述光电编码器中心锥空心轴的内孔中并相互配合连接，以实现光电编码器中的转子部分与法兰盘的连接，并实现光电编码器中的编码器转子部分与所述转子上的曳引轮部一同旋转。
在本发明的一个优选实施例中，在所述光电编码器中的转子部分的中心设置有光电编码器中心锥形轴，在所述法兰盘的中心设置有法兰盘中心锥孔，将所述光电编码器中心锥形轴插入到所述法兰盘中心锥孔内并相互配合连接，以实现光电编码器中的转子部分与法兰盘的连接，并实现光电编码器中的编码器转子部分与所述转子上的曳引轮部一同旋转。
在本发明的一个优选实施例中，所述光电编码器中心锥形轴内设置有一与所述光电编码器中心锥形轴同轴并贯穿所述光电编码器中心锥形轴的光孔，采用一光电编码器固定螺栓从法兰盘侧穿过所述法兰盘上的法兰盘中心锥孔和所述光电编码器中心锥形轴中的光孔后与一光电编码器固定螺母旋接，使光电编码器的转子部分与法兰盘固定连接，并实现光电编码器中的编码器转子部分与所述转子上的曳引轮部一同旋转。
在本发明的一个优选实施例中，所述光电编码器中心锥形轴内设置有一与所述光电编码器中心锥形轴同轴并贯穿所述光电编码器中心锥形轴的光孔，采用一光电编码器固定螺栓从光电编码器的转子部分侧穿过所述光电编码器中心锥形空心轴的光孔和所述法兰盘上的法兰盘中心锥孔后与一光电编码器固定螺母旋接，使光电编码器的转子部分与法兰盘固定连接，并实现光电编码器中的编码器转子部分与所述转子上的曳引轮部一同旋转。
在本发明的一个优选实施例中，所述光电编码器安装腔室通过一隔板与所述机座中的内孔其余部分隔离开来，在所述隔板上设置有一光电编码器的出线孔。
在本发明的一个优选实施例中，所述隔板与所述机座一体成型。
在本发明的一个优选实施例中，在所述制动器安装部远离所述端壁部的一端端面上固定有一防尘板。
由于采用了如上的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.光电编码器安装部分无轴伸(连杆)连杆机构，省去机构件，减少风险源，安全可靠。
2.光电编码器于机座轴承支撑部有专设安装腔室，有效防止安装过程及异物进入损坏光电编码器。
3.光电编码器于法兰盘通过锥轴和空心锥轴配合，自动找中心对中，实现光电编码器中的转子部分与转子同心。
4.曳引机上预留有可供磁编码器安装位，可选配磁编码器，且可在转子上直接加工出磁感测齿，检测信息装置设置机座或与机座固定连接的位置。
5.可同时配置两种不同类型编码器，以实现不同控制要求，有效实现通用性。
6.机座轴承支撑部中空不贯通，中部与机座一体铸出的隔板，利用此隔板隔离出编码器安装专用腔室，并且隔板上开孔以方便编码器出线，同时隔板可以加强轴部的机械强度，在不增加零部件的情况下，有效利用机械机构实现对编码器器的保护。
7.转子一侧为刹车鼓，另一侧部分曳引绳沟槽(即转子曳引轮部)，机座轴承支撑部上装配有两轴承，转子通过轴承外圈绕曳引机定子部分旋转。
8.电梯曳引机结构具有结构件少，结构简单，可操作性强，装配作业方便，可靠性高等优点。
附图说明
图1为本发明实施例1的紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机的结构示意图。
图2为本发明实施例2的紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机的结构示意图。
图3为本发明实施例2的紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机中光电编码器安装部分放大示意图。
图4为本发明实施例3的紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
参见图1，图中所示的一种紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机，包括机座1、带绕组的定子2、转子8和制动器(图中未示出)。
机座1包括同轴设置的一内孔1B、一围绕在内孔1B外围的机座轴承支撑部1A、一机座定子固定部1C、一制动器安装部1D，机座定子固定部1C与制动器安装部1D之间通过一端壁部1E连接。
转子8具有同轴的曳引轮部8A和刹车部8B，曳引轮部8A具有第一外圆8AA和第一内圆8AB，刹车部8B具有第二外圆8BA和第二内圆8BB。
曳引轮部8A的第一内圆8AB通过轴承11、10可转动的支撑在机座轴承支撑部1A上。
带绕组的定子2通过螺栓3固定安装在机座定子固定部1C上，在刹车部8B的第二内圆8BB上粘贴有永磁体9，永磁体9的内圆环绕在带绕组的定子2外圆外围且两者之间存在一定的气隙，刹车部8B的第二外圆8BA构成一刹车面，制动器安装部1D的内圆环绕在刹车部8B的第二外圆8BA外围且两者之间存在一定的间隙。
在制动器安装部1D远离端壁部1E的一端端面上通过螺钉19固定有一防尘板7。
在制动器安装部1D上开设有一观察孔4，在观察孔4上盖有一观察孔盖板5，观察孔盖板5通过螺栓6固定在在制动器安装部1D上。
本实施例在机座1的内孔1B远离端壁部1E的一端设置有一光电编码器安装腔室1BA，光电编码器14中的转子部分14A位于光电编码器安装腔室1BA内并固定在一法兰盘13上，法兰盘13通过螺栓17固定在曳引轮部8A远离刹车部8B那一端的端面上。
光电编码器14中的转子部分14A与法兰盘13的具体连接方式是:在法兰盘13的中心设置有一中心锥轴13A，在光电编码器14中的转子部分14A的中心设置有一光电编码器中心锥形空心轴14AA，装配时，将法兰盘13上的中心锥轴13A插入到光电编码器14中的转子部分14A的光电编码器中心锥形空心轴14AA的锥孔内实现光电编码器14中的转子部分14A与法兰盘13的连接，使光电编码器14中的转子部分14A跟随法兰盘13转动，由于法兰盘13与曳引轮部8A是固定连接的，因此光电编码器14中的转子部分14A是跟随曳引轮部8A同步转动的。
光电编码器14的定子部分14B通过光电编码器固定片14BA固定在一轴承挡板16上，轴承挡板16通过螺栓15固定在机座1远离端壁部1E的那一端的端面上。
光电编码器安装腔室1BA通过一隔板1BB与机座1中的内孔1B其余部分隔离开来，隔板1BB与机座一体铸造出来。在隔板1BB上设置有一光电编码器的出线孔12，以方便光电编码器的引出线出线。
本实施例的磁编码器中的磁感测齿18直接加工在刹车部8B的第二外圆8BA(即刹车面)远离曳引轮部8A那一端上，在机座1的制动器安装部1D上对应于磁感测齿18的位置设置有一检测信息安装位1DA，磁编码器中的检测信息装置20安装在检测信息安装位1DA上，检测信息装置20与磁感测齿18不接触，中间存在一定的间隙，以实现非接触式磁感检测。
实施例2
参见图2和图3，图中所示的紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机与实施例1紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机的区别在于：在光电编码器14中的转子部分14A的中心设置有光电编码器中心锥形轴14AB，光电编码器中心锥形轴14AB内设置有一与光电编码器中心锥形轴14AB同轴并贯穿光电编码器中心锥形轴14AB的光孔14ABA，在法兰盘13的中心设置有法兰盘中心锥孔13B，将光电编码器中心锥形轴14BA插入到法兰盘中心锥孔13B内并相互配合连接，然后采用一光电编码器固定螺栓21从法兰盘13侧穿过法兰盘13上的法兰盘中心锥孔13B旋入到光电编码器中心锥形轴14BA中的光孔14BAA后与一光电编码器固定螺母22旋接，使光电编码器的转子部分14A与法兰盘13固定连接。该实施例的其余部分与实施例1相同。
实施例3
参见图4，图中所示的紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机与实施例1紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机的区别在于：在光电编码器14中的转子部分14A的中心设置有光电编码器中心锥形轴14AB，光电编码器中心锥形轴14AB内设置有一与光电编码器中心锥形轴14BA同轴并贯穿光电编码器中心锥形轴14BA的光孔14BAA，在法兰盘13的中心设置有法兰盘中心锥孔13B，将光电编码器中心锥形轴14BA插入到法兰盘中心锥孔13B内并相互配合连接，然后采用一光电编码器固定螺栓21从光电编码器的转子部分14A侧穿过光电编码器中心锥形轴14BA中的光孔14BAA和法兰盘13上的法兰盘中心锥孔13B后与一光电编码器固定螺母22旋接，使光电编码器的转子部分14A与法兰盘13固定连接。该实施例的其余部分与实施例1相同。

Claims (11)

1.一种紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机，包括机座、固定安装在机座上的带绕组的定子、转动安装在所述机座上且围绕所述带绕组的定子作旋转运动的转子和安装在所述机座上的制动器，所述转子上同轴设置有曳引轮部和刹车部，制动时，所述制动器作用在所述刹车部上对所述转子进行制动，其特征在于，所述转子与所述曳引轮部为一体结构，还包括一光电编码器，所述光电编码器中的定子部分固定在所述机座上，所述光电编码器与所述转子的曳引轮部固定连接并跟随所述曳引轮部转动。
2.如权利要求1所述的一种紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机，其特征在于，还包括一磁编码器，所述磁编码器中的磁感测齿设置在所述转子的刹车部上，所述磁编码器中的检测信息装置安装在所述机座上，所述检测信息装置与所述磁感测齿不接触且两者之间存在一定的间隙，以实现非接触式磁感检测。
3.如权利要求2所述的一种紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机，其特征在于，所述机座包括同轴设置的一内孔、一围绕在所述内孔外围的机座轴承支撑部、一机座定子固定部、一制动器安装部，所述机座定子固定部与所述制动器安装部之间通过一端壁部连接；所述转子具有同轴的曳引轮部和刹车部，所述曳引轮部具有第一外圆和第一内圆，所述刹车部具有第二外圆和第二内圆，所述曳引轮部的第一内圆通过轴承组件可转动的支撑在所述机座轴承支撑部上，所述带绕组的定子固定在所述机座定子固定部上，在所述刹车部的第二内圆上粘贴有永磁体，所述永磁体的内圆环绕在所述带绕组的定子外圆外围且两者之间存在一定的气隙，所述刹车部的第二外圆构成一刹车面，所述制动器安装部的内圆环绕在所述刹车部的第二外圆外围且两者之间存在一定的间隙；在所述机座的内孔远离所述端壁部的一端设置有一光电编码器安装腔室，所述光电编码器中的转子部分位于所述光电编码器安装腔室内并固定在一法兰盘上，所述法兰盘固定在所述曳引轮部远离所述刹车部那一端的端面上，所述光电编码器的定子部分固定在一轴承挡板上，所述轴承挡板固定在所述机座远离所述端壁部的那一端的端面上。
4.如权利要求3所述的一种紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机，其特征在于，所述光电编码器中的转子部分的中心设置有光电编码器中心锥轴，在所述法兰盘的中心设置有法兰盘中心锥孔，所述光电编码器中心锥轴与所述法兰盘中心锥孔相互配合连接,并实现光电编码器中的编码器转子部分与所述转子上的曳引轮部一同旋转。
5.如权利要求3所述的一种紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机，其特征在于，在所述光电编码器中的转子部分的中心设置有光电编码器中心锥形空心轴，在所述法兰盘的中心设置有法兰盘中心锥轴，将所述法兰盘的法兰盘中心锥轴插入到所述光电编码器中心锥空心轴的内孔中并相互配合连接，以实现光电编码器中的转子部分与法兰盘的连接,并实现光电编码器中的编码器转子部分与所述转子上的曳引轮部一同旋转。
6.如权利要求3所述的一种紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机，其特征在于，在所述光电编码器中的转子部分的中心设置有光电编码器中心锥形轴，在所述法兰盘的中心设置有法兰盘中心锥孔，将所述光电编码器中心锥形轴插入到所述法兰盘中心锥孔内并相互配合连接，以实现光电编码器中的转子部分与法兰盘的连接。
7.如权利要求6所述的一种紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机，其特征在于，所述光电编码器中心锥形轴内设置有一与所述光电编码器中心锥形轴同轴并贯穿所述光电编码器中心锥形轴的光孔，采用一光电编码器固定螺栓从法兰盘侧穿过所述法兰盘上的法兰盘中心锥孔和所述光电编码器中心锥形轴中的光孔后与一光电编码器固定螺母旋接，使光电编码器的转子部分与法兰盘固定连接,并实现光电编码器中的编码器转子部分与所述转子上的曳引轮部一同旋转。
8.如权利要求6所述的一种紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机，其特征在于，所述光电编码器中心锥形轴内设置有一与所述光电编码器中心锥形轴同轴并贯穿所述光电编码器中心锥形轴的光孔，采用一光电编码器固定螺栓从光电编码器的转子部分侧穿过所述光电编码器中心锥形空心轴的光孔和所述法兰盘上的法兰盘中心锥孔后与一光电编码器固定螺母旋接，使光电编码器的转子部分与法兰盘固定连接,并实现光电编码器中的编码器转子部分与所述转子上的曳引轮部一同旋转。
9.如权利要求3所述的一种紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机，其特征在于，所述光电编码器安装腔室通过一隔板与所述机座中的内孔其余部分隔离开来，在所述隔板上设置有一光电编码器的出线孔。
10.如权利要求9所述的一种紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机，其特征在于，所述隔板与所述机座一体成型。
11.如权利要求3所述的一种紧凑型永磁无齿轮电梯曳引机，其特征在于，在所述制动器安装部远离所述端壁部的一端端面上固定有一防尘板。
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